Modelowanie obrazowania ładunku uwięzionego w planarnych kropkach
kwantowych z wykorzystaniem mikroskopii bramki skanującej
Inspiracją dla niniejszej rozprawy doktorskiej jest technika mikroskopii bramki skanującej (SGM) i jej zastosowanie do badania zamkniętych nanostruktur półprzewodnikowych, podlegających blokadzie kulombowskiej. Praca jest oparta o obliczenia numeryczne opisujące warunki laboratoryjne eksperymentów SGM. Dużą część rozprawy stanowi dyskusja możliwości obrazowania gęstości elektronowej związanej w dwuwymiarowych kropkach kwantowych przez określenie zmiany, jaką ostrze mikroskopu wywiera na układ. Na podstawie równania całkowego pochodzącego z rachunku zaburzeń odtwarzano gęstość elektronową i porównywano ją z dokładną gęstością ładunku. W dalszej części rozprawy przeprowadzono badania nad formą efektywnego potencjału ostrza. W modelu uwzględniono ekranowanie przez ładunki dwuwymiarowego gazu elektronowego, którego rezerwuary pozostają w słabym sprzężeniu z kropką kwantową. Zaproponowany algorytm pozwolił uzyskać linie ładowania kropki, jak również oszacować faktyczny kształt potencjału ostrza. Ostatnie badania dotyczyły propozycji wykorzystania SGM w eksperymencie elektrycznego dipolowego rezonansu spinowego. Interesowano się szczególnie podwójnymi kropkami w warunkach blokady Pauliego. Zaimplementowano rachunek ewolucji czasowej układu. Obserwowano przejścia z trypletu T+ do stanów, w których przepływ prądu przez układ jest możliwy: do trypletu To lub singletu S.
Modeling of the mapping of the charge density confined in the planar
quantum dots using the scanning gate microscopy
The dissertation is inspired by the scanning gate microscopy (SGM) technique and its applications to the study of the quantum dots (QDs), in which Coulomb blockade phenomenon is observed. The thesis is grounded in the numerical calculations which describe the experimental conditions of the SGM measurements. In the first part of the thesis the possibility of imaging the electron density confined in two-dimensional QDs by inspecting the perturbation introduced by the tip to the system is discussed. The algorithm based on solving an inverse integral equation given by the perturbation theory is proposed to reconstruct the charge density. The shape of the effective tip potential is also discussed. To describe the screening effect, the 2DEG charge density and the effective tip potential are taken into account. The proposed algorithm allows to evaluate the charging lines of the QDs and determine the form of the effective tip potential. The electric dipole spin resonance (EDSR) driven by an AC voltage applied to the probe is also considered in the thesis. In particular, the research covered double QDs in Pauli blockade conditions. The AC potential of the tip induces the spin-flip. The transitions from triplet T+ to singlet S or triplet To states were investigated.
