Index of /rozprawy2/11748

Szybka inicjalizacja spinu elektronów uwięzionych w elektrostatycznych

kropkach

kwantowych

zbudowanych

na

bazie

katalitycznie

hodowanych półprzewodnikowych drutów kwantowych

Celem pracy jest projekt nanourządzenia zdolnego do szybkiej i dokładnej inicjalizacji spinu elektronu bez wykorzystania pola magnetycznego lub fotonów. Narzędziem badawczym pracy są symulacje komputerowe polegające na jednoczesnym rozwiązywaniu zależnego od czasu równania Schrödingera oraz uogólnionego równania Poissona. Użyte metody numeryczne zostają omówione i przetestowane w pierwszym rozdziale rozprawy. W rozdziale drugim, na modelowym przypadku, omówiony zostaje szczegółowo wpływ oddziaływania spin orbita typu Rashby na ruch elektronu. W dalszej części pracy zaproponowana zostaj realizacja służącego do inicjalizacji spinu nanourządzenia, opartego na katalitycznie hodowanym drucie kwantowym wykonanym z antymonku indu. Do ustawienia spinu zostają wykorzystane dwa silne impulsy pola elektrycznego. Pierwszy służy d podzielenia funkcji falowej elektronu na dwie części o przeciwnych spinach, które następnie zostają uwięzione w dwóch osobnych kropkach kwantowych. Drugi impuls, połączony z wymuszonym ruchem rozdzielonych części pakietu elektronowego, obraca ich spin w taki sposób, by w obu kropkach spin zwrócony był w tym samym, żądanym kierunku. Symulacje komputerowe potwierdzają dokładność (> 99,5%) i szybkość (około 60 ps) działania nanourządzenia.

Fast initialization of spin of electrons trapped in the electrostatic quantum

dots built on the base of catalytically grown semiconductor quantum wires

spin initialization without the use of magnetic field or photons. The operation of the nanodevice is investigated through computer simulations by solving the time- dependent Schrödinger equation and the generalized Poisson equation simultaneously. The employed numerical methods are discussed and tested in the first chapter of the thesis. In the second chapter, based on a model case, the Rashba type spin-orbit interaction influence on the electron motion is discussed in detail. In the next part of the thesis a realization of a nanodevice for spin initialization, based on a catalytically grown InSb quantum wire, is proposed. Two strong electric field pulses are used to set the electron spin. First of them splits the electron wave function into two parts of opposite spins, which are trapped afterwards inside two separate quantum dots. The second pulse, combined with a forced motion of the separated parts of the electron wave packet rotates their spin in such a way that finally spin in both dots is oriented in the same predefined direction. Computer simulations confirm precision (> 99.5%) and low total time (about 60 ps) of the nanodevice operation.