Propriedades de transporte linear e não linear em dispositivos de ponto quântico

Autor(es)

Luiz Henrique Bugatti Guessi

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT)
• Data de defesa: 2021-08-03

Membros da banca

Luiz Nunes de Oliveira; Frederico Borges de Brito; George Balster Martins; Eduardo Miranda; Luis Gregorio Godoy de Vasconcellos Dias da Silva

• Orientador: Luiz Nunes de Oliveira; Antonio Carlos Ferreira Seridonio

Resumo

Esta tese investiga (i) os efeitos de forte correlação eletrônica na emergência de estados ligado no contínuo (BICs - bound states in the continuum); e (ii) os efeitos de não- equilíbrio no problema Kondo anisotrópico de dois canais. BICs são estados discretos embebidos no contínuo. Eles possuem função de onda localizada e são originados por efeito de interferência quântica. No primeiro projeto desta tese, investigamos os efeitos de correlação eletrônica na emergência de um BIC em um dispositivo de dois pontos quânticos idênticos acoplados a um fio quântico. Esse dispositivo foi modelado pelo Hamiltoniano de Anderson de duas impurezas e diagonalizado pelo grupo de Renormalização Numérico. Dada a simetria entre os pontos quânticos, o sistema foi projetado na representação de orbitais ligante e antiligante obtida pela combinação simétrica e antissimétrica dos pontos quânticos, respectivamente. No regime não interagente, o orbital antiligante é um BIC de Friedrich-Wintgen. Conforme a interação de Coulomb cresce, o orbital antiligante se acopla indiretamente com o contínuo, via interação de spin-spin e isospin-isospin, com o orbital ligante. Além disso, à temperatura zero, o aumento da interação de Coulomb desencadeia uma transição de fase quântica entre uma fase magnética e outra não magnética, sendo o magnetismo resultado da emergência de um estado ligado no contínuo de um único spin (spin-BIC). A transição de fase se deve a competição entre um estado singleto de isospin, formado pela interação isospin-isospin, e um estado tripleto de spin, formado pela interação spin-spin, entre os orbitais. As duas fases refletem a conservação do spin do orbital antiligante. No limite de baixas temperaturas, o spin-BIC interage ferromagneticamente com a banda de condução, mas a interação é renormalizada para zero para T → 0. No segundo projeto, motivado por um experimento recente [Z. Iftikhar et al., Nature 526, 233 (2015)], estudamos o transporte eletrônico em uma ilha metálica macroscópica acoplada a dois terminais. No regime de baixas temperaturas, dois estados de carga da ilha são energeticamente acessíveis, que emulam um pseudo spin-1/2. A flutuação de carga induzida pela transferência de elétrons entre os terminais e a ilha simula um mecanismo de spin-flip. A física de baixas energias desse dispositivo é bem descrita pelo modelo Kondo anisotrópico de dois canais. Para explorar o transporte eletrônico não-linear, o sistema é tirado do equilíbrio pela aplicação repentina de uma diferença de potencial entre os terminais. Cálculos de Grupo de Renormalização da Matriz da Densidade permitem atingir tempos longos o suficiente para descrever o regime de transiente, mas não longo o suficiente para atingir o estado estacionário. Medidas de corrente e condutância diferencial dependente do tempo revelaram um comportamento universal do efeito Kondo de dois canais. A condutância diferencial escala com a raiz quadrada da temperatura Kondo e varia com o quadrado da diferença de potencial aplicada. Na presença de assimetria de carga, o regime transiente pode ser explicado pela relação de incerteza energia-tempo. A condutância diferencial em função da diferença de potencial mostra um crossover de uma fase de não-líquido de Fermi para uma de líquido de Fermi. (AU)

• Processo FAPESP: 15/26655-9 - Exploração de estados ligados no contínuo em grafeno com abordagens de NRG e DFT
• Beneficiário: Luiz Henrique Bugatti Guessi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado