Promotor: Dr hab. inż. Bartłomiej Szafran, prof. AGH

tel. +12 617 29 96

e-mail: bszafran@agh.edu.pl

Opis planowanych badań:

W ostatniej dekadzie podjęto intensywne badania doświadczalne własności transportowych układów półprzewodnikowych opartych na dwuwymiarowym gazie dziurowym (zamiast elektronowego) [patrz np. PRB 72, 195321 (2005); PRL 99, 176803 (2007)]. Dwuwymiarowy gaz dziurowy charakteryzuje ciekawa struktura poziomu Fermiego, który przy przeciętnej gęstości nośników pojawia się w pasmach zarówno ciężkiej jak i lekkiej dziury. Lekkie i ciężkie dziury różnią się własnościami spinowym i inaczej reagują na zewnętrzne pole magnetyczne. Stany lekkiej i ciężkiej dziury ulegają mieszaniu przez sprzężenie spin-orbita, które dla pasma walencyjnego jest wyjątkowo silne. Ponadto powodujące dekoherencję spinu sprzężenie ze spinami jądrowymi jest dla funkcji dziurowych zbudowanych z orbitali p znacznie zredukowane względem sprzężenia z pasma przewodnictwa (orbitale s). Dlatego, układy z dwuwymiarowym gazem dziurowym uważane są za niezwykle obiecujące dla przetwarzania informacji kwantowej zapisanej w spinie w przestrzennych stopniach swobody. Wspólnie z doktorantem chcę opracować oprogramowanie wyliczające przewodność układu w oparciu o teorię Landauera-Buttikera poprzez rozwiązanie kwantowo-mechanicznego problemu rozproszeniowego dla dziur z powierzchni Fermiego z wykorzystaniem wielopasmowego Hamiltonianu Kohna-Luttingera. Rachunki muszą uwzględniać występowanie wielu podpasm uwięzienia bocznego wynikających ze skończonej szerokości kanałów (rzędu 100 nm). Rozprawa powinna zawierać opis zjawisk występujących na powierzchni Fermiego dla niespolaryzowanych rezerwuarów (np. oscylacje Aharonowa-Cashera, oscylacje ciężka dziura-lekka dziura, magnetyczne ogniskowanie funkcji falowych, filtry spinowe, rezonanse Fano) jak również manipulacje spinem dla rezerwuarów spinowo-spolaryzowanych.