Elektrostatyczne kropki kwantowe w strukturach grafenowych
Ruch nośników przy energii Fermiego z pobliża punktu neutralności ładunkowej idealnego grafenu może być opisany przez równanie Diraca w którym efektywna masa wynosi zero. W związku z tym relacja dyspersji w zakresie niskich energii jest liniowa i nie posiada przerwy energetycznej. Efekt Kleina pozwala elektronom przejść przez barierę potencjału wyższą od energii Fermiego, wykorzystując wolne stany z pasma walencyjnego, co wyklucza możliwość uwięzienia przez potencjał zewnętrzny. Rozprawa porusza problem wiązania nośników w strukturach na bazie grafenu. Wiązanie jest możliwe w grafenie dwuwarstwowym, gdzie przerwa zostaje otwarta, gdy próbka zostanie umieszczona w prostopadłym polu elektrycznym oraz w nanowstęgach, gdzie przerwa otwiera się poprzez efekt rozmiarowy. Opisane zostały stany w kropkach pojedynczych oraz podwójnych w dwuwarstwowym grafenie z dokładnym uwzględnieniem sprzężenia międzydolinowego, oraz wpływu brzegu. Zbadano dynamikę przejść spinowo-dolinowych dla kropek z dodatkowym oddziaływaniem spinowo-orbitalnym indukowanym przez atomy fluoru adsorbowane na powierzchni próbki. W kropkach podwójnych przeanalizowano proces tworzenia sztucznych stanów molekularnych. W kropkach definiowanych w nanowstęgach zbadano proces ładowania oraz pojemność kropek
"Electrostatically defined quantum dots in the graphene structures"
The low-energy carriers close to the Fermi level in pristine graphene can be effectively described by the massless Dirac equation. Due to that fact, the dispersion relation is linear and gapless. The Klein effect allows electrons to tunnel through the potential barrier and forbids the electrostatic confinement.In the dissertation we address the problem of confinement in the various graphene structures. The confinement is possible in the bilayer graphene as energy gap is open due to the effect of perpendicular electric field or in the graphene nanoribbons due to size effect. We describe localized states in both, single and double quantum dots in the bilayer graphene with exact intra-valley and edge scattering. We analyze the spin-valley transitions for a quantum dots with additional spin-orbit interaction induced by the fluorine atoms adsorbed on the graphene surface. For the system of double quantum dots we describe the artificial molecular states. The quantum dots defined in the graphene nanoribbons serves as a medium for the charging experiment.
