Open quantum dots modeled with microwave cavities
| Autor: | Kim, Young-Hee |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Stöckmann, Hans-Jürgen (Prof. Dr.) |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2004 |
| Předmět: |
Langreichweitige Korrelation
Microwave cavity Quantenchaos Physics Quantum dot Mikrowellenspektrum Fourier-Spektroskopie Scanning fourier spektroscopy Physik generation recombination lifetime and trapping -- Quantum well devices (quantum dots quantum wires etc.) -- -- Electron states at surfaces and interfaces -- Impurity and defect levels energy states of adsorbed species -- Ballistic transport (see also 75.47.Jn Ballistic magnetoresistance in magnetic properties and materials) -- Electronic transport in mesoscopic systems -- -- Collective excitations (including excitons polarons plasmons and other charge-density excitations) (for collective excitations in quantum Hall effects see 73.43.Lp) -- Quantum wells -- Surface states band structure electron density of states -- Electron states and collective excitations in multilayers quantum wells mesoscopic and nanoscale systems (for electron states in nanoscale materials see 73.22.-f) [Physics -- Physik -- Brownian motion -- Control of chaos applications of chaos -- Time series analysis -- Nonlinear dynamics and nonlinear dynamical systems (see also section 45 Classical mechanics of discrete systems) -- -- Quantum chaos semiclassical methods -- Fluctuation phenomena random processes noise and Brownian motion (for fluctuations in superconductivity see 74.40.+k for statistical theory and fluctuations in nuclear reactions see 24.60.-k for fluctuations in plasma see 52.25.Gj) -- -- Spin polarized transport in semiconductors -- Conductivity phenomena in semiconductors and insulators (see also 66.70.+f Nonelectronic thermal conduction in solids) -- Mobility edges hopping transport -- Optical creation of spin polarized carriers -- Charge carriers] Quantenpunkt Wavefunction scarring Mikrowellenresonator Scanning ddc:530 generation recombination lifetime and trapping Quantum well devices (quantum dots quantum wires etc.) Long range correlation Electron states at surfaces and interfaces Impurity and defect levels energy states of adsorbed species Ballistic transport (see also 75.47.Jn Ballistic magnetoresistance in magnetic properties and materials) Electronic transport in mesoscopic systems Collective excitations (including excitons polarons plasmons and other charge-density excitations) (for collective excitations in quantum Hall effects see 73.43.Lp) Quantum wells Surface states band structure electron density of states Electron states and collective excitations in multilayers quantum wells mesoscopic and nanoscale systems (for electron states in nanoscale materials see 73.22.-f) 2004 [Quantum dot Brownian motion Control of chaos applications of chaos Time series analysis Nonlinear dynamics and nonlinear dynamical systems (see also section 45 Classical mechanics of discrete systems) Quantum chaos semiclassical methods Fluctuation phenomena random processes noise and Brownian motion (for fluctuations in superconductivity see 74.40.+k for fluctuations in plasma see 52.25.Gj) Quantenchaos Mikrowellenspektrum Spin polarized transport in semiconductors Conductivity phenomena in semiconductors and insulators (see also 66.70.+f Nonelectronic thermal conduction in solids) Mobility edges hopping transport Optical creation of spin polarized carriers Charge carriers] |
| Popis: | In this work, open microwave resonators have been investigated as a model system of a quantum dot. Since quantum dots are micrometer-sized, measurements in quantum dots are still very difficult except for transport measurement, but relatively simple in a microwave resonator. We fabricated a flat resonator and a resonator with soft-wall potential so that the shape corresponded to a quantum dot which has been investigated in the laboratory of J.P. Bird. For a flat resonator, i.e. a resonator with a hard-wall potential, periodically occurring scarred wave function families are analyzed, and the associated orbits are identified. For complicated wave function families, we use a Fourier spectroscopy. Influence of an absorber center is investigated using Fourier transform of transmission between the input and output leads. The Fourier map is analyzed to identify scar families. The calculated orbits lengths and the experimentally obtained values show very good agreement. By varying the height of the resonator, potentials can be simulated, using the correspondence between quantum mechanics and electrodynamics. Using this relation, a resonator with soft-wall potential was fabricated. The shape of the potential corresponds to the above mentioned quantum dot. The measured eigenfrequencies for the periodic bouncing-ball scar families agree very well with the theoretical values from a WKB approximation . The wave function family of an X-like cross bouncing ball is used to obtain evidence of dynamical tunneling. By phase difference analysis and transport behavior, the presence of dynamical tunneling is proven. In the last part of this work, the statistical properties of the wave functions of an asymmetric open flat resonator are discussed. Opening to the outside world of billiard makes the wave function complex, since there is transport. This cross-over regime, from real to imaginary of wave functions is investigated opening of the billiard by frequency increasing. The phase rigidity distribution which give the ratio between the real and imaginary parts of the wave function, the long-range correlation of intensity and the current density are compared with the theoretical values calculated from the random superposition of plane waves theory. For all investigated quantities, a very good agreement between experiment and theory is found. In dieser Arbeit werden offene Mikrowellenresonatoren mit harten Wänden und mit weichen Wänden als Modelsystem eines Quantenpunktes untersucht. Da die Quantenpunkte Abmessungen im Mikrometer-Bereich haben, ist es noch schwierig, dabei verschiedene Messungen durchzuführen, bis auf die Transportmessungen. Für die Simulierung sind die Mikrowellenresonatoren nach einem Quantenpunktbillard angefertigt, das in der Arbeitsgruppe von J.P. Bird untersucht wurde. Erstens werden die periodisch vorkommenden vernarbten Wellenfunktionsfamilien bei einem Resonator mit harten Wänden analysiert und die möglichen entsprechenden Bahnen werden identifiziert. Um die komplizierteren vernarbten Wellenfunktionsfamilien zu zuordnen, wurden Kanaltransmissionsmessungen durchgeführt, wobei ein Absorber auf 1381 Positionen auf einem 5 mm-Raster positioniert wurde. Dann wird der Einfluss des Absorbers untersucht, indem die Transsmissionsdaten fouriertransformiert werden, und Fourierabbildungen davon analysiert werden. Die berechneten Bahnlängen und die von den Experimenten erhaltenen Werten stimmen sich gut überein. Durch Variation des Abstands zwischen Deckel und Boden des Resonators lassen sich Potentiale simulieren, wobei die Äquivalenz zwischen Quantenmechanik un Eletrodynamik ausgenutzt wird. Dadurch wurde ein Resonator mit den weichen Wänden erzeugt, dessen Potentialstruktur einem Quantenpunktbilliards entspricht. Die bei dem Billard gemessenen Eigenfrequenzen für die periodischen Bouncing-Ball-Familien mit den Theoriewerten, die über eine WKB-Näherung berechnet werde, zeigen sehr gute Übereinstimmung. Die Wellenfunktionenfamilie mit einer X-förmigen Bahn wird als ein Beweis des dynamischen Tunnelns untersucht. Durch die Phasendifferenzanalysis und das Transportverhalten wird das dynamisches Tunneln nachgewiesen, was es bei Mikrowellenexperiment schwierig zu beobachten ist. Im letzten Abschnitt werden die statistischen Eigenschaften der Wellenfunktionen bei einem unsymmetrischen offenen Billard mit harten Wänden diskutiert. Die Öffnung zu der Außenwelt des Billiards macht die Wellenfunktion komplex, da die Wellen nicht nur rein stehend ist, sondern auch laufend vorkommen. Das Übergangsgebiet von der reellen zu der imaginären Wellenfunktion werden untersucht, indem die Öffnungen des Billards durch Frequenzänderung erhöht werden. Die Verteilung des Phasensteifigkeit, die das Verhältnis von Imaginärteil zu Realteil angibt, die weitreichenden Korrelationen der Intensität und der Stromdichte werden verglichen mit den Theoriewerten, die mit der random superposition of plane waves-Theorie berechnet werden. Bei allen untersuchten Größen findet man gute Übereinstimmung zwischen Experiment und Theorie. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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