Physics of Low-Dimensional Structures - From Quantum Wells to DNA & Artificial Atoms
Niniejsza książka obejmuje obszar struktur niskowymiarowych, począwszy od selektywnie domieszkowanych podwójnych heterostruktur n-A1GaAs/GaAs/n-A1GaAs i (naprężonych) p-Si/SiGe/p-Si (studni kwantowych). Przeanalizowano zachowanie gęstości elektronów w arkuszu, populacje podpasm i energie w funkcji szerokości studni, grubości przekładki i koncentracji domieszki. Omówiono zależność koncentracji elektronów od temperatury w stosunku do quasi-2DEG. W ramach teorii transportu Boltzmanna przedstawiono szczegółowe badanie ruchliwości w niskich i wysokich temperaturach, biorąc pod uwagę wszystkie istotne mechanizmy rozpraszania. Pseudomorficzne niedomieszkowane studnie kwantowe Si/SiGe są doskonałym przykładem do badania nieparaboliczności pasm dziurowych. Po raz pierwszy w książce wprowadzono dokładne rozwiązanie wielopasmowego równania masy efektywnej, które opisuje ciężkie, lekkie i rozszczepione pasma walencyjne dziur, a także uzyskano przejścia międzypasmowe i reguły selekcji. Zmniejszając wymiarowość, omówiono nowe aspekty dotyczące właściwości optycznych i transportowych drutów kwantowych (QWRS). W szczególności, widma fotoluminescencji i mikrofotoluminescencji QWRS w kształcie litery V są interpretowane teoretycznie, co prowadzi do realistycznej kartografii chropowatości interfejsu tych układów.
Po raz pierwszy w książce przedstawiono również podejście obliczeniowe do rozwiązywania problemu wartości własnych w niskowymiarowych układach o złożonej, ale realistycznej geometrii, a teoretyczne rozważania dotyczące transportu doprowadzą do systematycznego badania mobilności. Ponieważ DNA można uznać za jednowymiarowy „drut molekularny”, badanie transportu nośników wzdłuż DNA omówiono w kategoriach transportu hoppingowego. Przedstawiono schemat obliczeniowy, który umożliwia badanie widm magnetoabsorpcji w polu bliskim kropek kwantowych (QD) o dowolnej geometrii, w polu magnetycznym o dowolnej orientacji. Zbadano wpływ ograniczenia przestrzennego narzuconego przez wymiary QD oraz ograniczenia magnetycznego regulowanego przez pole magnetyczne. Omówiono również wpływ oddziaływań kulombowskich między elektronami i dziurami. Zastosowanie tej metody w rzeczywistych eksperymentach, tj. oświetlenie nanostruktury za pomocą sondy bliskiego pola w połączeniu z jednoczesnym zastosowaniem zewnętrznego pola magnetycznego, może stać się wyzwaniem dla eksperymentatorów. Na koniec omówiono transport magnetotermoelektryczny w reżimie ułamkowego kwantowego efektu Halla (FQHE). Przedstawiono teoretyczne ramy obliczania rezystywności, mocy cieplnej i przewodności cieplnej dla dwuwymiarowych gazów elektronowych i dziurowych w niskich temperaturach i silnych prostopadłych polach magnetycznych.
Kompozytowy obraz fermionów umożliwia wykorzystanie całkowitoliczbowego kwantowego efektu Halla i modeli przewodnictwa Shubnikova - de Haasa do ilościowego porównania z eksperymentem. Przedstawiono również badanie ważności podstawowych praw fizycznych, takich jak prawo Wiedemanna-Franza w strukturach dwuwymiarowych.
