Geometryczne korelacje w nanorurkach w glowych pr dy trwa e i spontaniczne
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 22

Geometryczne korelacje w nanorurkach w ę glowych – pr ą dy trwa ł e i spontaniczne PowerPoint PPT Presentation


  • 87 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Geometryczne korelacje w nanorurkach w ę glowych – pr ą dy trwa ł e i spontaniczne. dr Magdalena Margańska Zakład Fizyki Teoretycznej, Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski w Katowicach we współpracy z: M. Szopą, E. Zipper. Plan. Prądy trwałe – efekt Aharonova-Bohma

Download Presentation

Geometryczne korelacje w nanorurkach w ę glowych – pr ą dy trwa ł e i spontaniczne

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Geometryczne korelacje w nanorurkach węglowych – prądytrwałe i spontaniczne

dr Magdalena Margańska

Zakład Fizyki Teoretycznej, Instytut Fizyki

Uniwersytet Śląski w Katowicach

we współpracy z: M. Szopą, E. Zipper


Plan

  • Prądy trwałe – efekt Aharonova-Bohma

  • Nanorurki węglowe – relacja dyspersyjna

  • Prąd trwały i moment magnetyczny w nanorurkach

    • neutralnych

    • domieszkowanych

  • Efekty kolektywne w nanorurkach wielościennych: prąd spontaniczny

  • Podsumowanie


Efekt Aharonova-Bohma a prądy trwałe

Zmienia to wartość dozwolonych stanów pędowych w kierunku prostopadłym do pola

Każdy elektron niesie prąd dany wzorem

Potencjał wektorowy modyfikuje warunki brzegowe:

PRĄDY TE NIE RÓWNOWAŻĄ SIĘ WZAJEMNIE.


Prądy trwałe w pierścieniach mezoskopowych

B0

B=0

W modelu swobodnych elektronów

Dla nieparzystej liczby elektronów


Prądy trwałe w pierścieniach mezoskopowych

B=0

B0

Dla parzystej liczby elektronów

Silny prąd paramagnetyczny pojawia się gdy stany

przekraczają poziom Fermiego.


nić pajęcza

Nanorurki węglowe

200x


Nanorurki nieorganiczne – nowa faza materii

BN

MoS2, WS2


Symetryczna relacja dyspersyjna

π●

π○

  • Cechy specjalne:

  • Dwa punkty Fermiego

  • Stożkowa w pobliżu punktów Fermiego

  • Głeboko wewnątrz strefy Brillouina - paraboliczna

  • symetryczna względem E=0


Asymetryczna relacja dyspersyjna

π●

π○

s ~ 0.13 - przekrycie między

sąsiednimi orbitalami π

w grafenie

  • Cechy specjalne:

  • Dwa punkty Fermiego

  • Liniowość E(k) w ich pobliżu


Nanorurki – zmiana typu przewodnictwa

półprzewodnikowa

metaliczna


Moment magnetyczny w nanorurce jednościennej


Moment orbitalny a powierzchnia Fermiego

W metalowych mezoskopowych cylindrach amplituda otrzymanego prądu trwałego zależy silnie od korelacji prądów z poszczególnych kanałów wzdłuż osi cylindra.

  • Dla kołowej powierzchni Fermiego – korelacje znikome, prąd słaby.

  • Dla spłaszczonej – korelacje silniejsze, prądy wzrastają.

  • Dla prostokątnej powierzchni Fermiego wszystkie prądy z jednej linii stanów są skorelowane, prąd potężnie wzmocniony.

M. Stebelski et al., Eur.Phys. J. B 1 (1998) 215


Obniżony potencjał chemiczny

Domieszkowanie dziurami lub elektronami zmieni geometryczną relację linii pędowych do powierzchni Fermiego.

M. Kruger et al.,

Appl. Phys. Lett.78 (2001) 1291


Niewielkie wartości domieszkowania (  > -0.3  )

Rurka izolowana

Ne = const, T = 0K, R = 10 Å


Przypadek specjalny:  > - 

K. Sasaki et al., cond-mat/0407539


Wysokie wartości domieszkowania

Rurki metaliczne

armchair

chiralna

zygzak

  • Zależność od  podobna dla małych domieszkowań; wyraźne różnice dla dużych

  • Niezwykły wzrost momentu magnetycznego dla silnie domieszkowanych zygzaków


Podatności magnetyczne nanorurek

+EF

-EF

Nanorurki na ogół wykazują w pomiarach podatności diamagnetyzm. Jednak w polu równoległym nanorurki metaliczne wykazują prąd paramagnetyczny. Możliwość sterowania za pomocą pola magnetycznego?

skala koloru:

podatność

różniczkowa

Armchair (7,7)

Zygzak (12,0)

Φ/ Φ0


Prąd złapany i spontaniczny

Prąd złapany

Prąd spontaniczny

Prądy trwałe płynące w układzie indukują pole magnetyczne, dodające się do zewnętrznego.

W połączeniu z równaniem opisującym prąd trwały dostajemy układ, który może mieć rozwiązania stabilne.


Nanorurki wielościenne, skrętności warstw

Możliwe chiralności warstw rurki znaleźć można z warunku na ich wzajemną odległość – powinna być podobna do tej w graficie turbostratycznym, 3.4Å.


Optymalne skrętności warstw nanorurki

zygzak

armchair


Prądy spontaniczne w nanorurkach wielościennych

Armchair,  = 0

R = 22nm

L = 1000 nm

54 aktywne warstwy

Zygzaki i chiralne,  = -

R = 22nm

L = 1000 nm

18 aktywnych warstw


Podsumowanie

  • Przy roztropnym domieszkowaniu, znaczne wzmocnienie odpowiedzi magnetycznej rurki na skutek geometrycznej korelacji poszczególnych stanów pędowych

  • Możliwość sterowania charakterem przewodnictwa rurki poprzez dobór domieszkowania i wartości pola zewnętrznego

  • Możliwość sterowania odpowiedzią magnetyczną rurki poprzez dobór domieszkowania i wartości pola zewnętrznego

  • W niskich temperaturach prądy spontaniczne?

    Phys. Lett. A 299 (2002)

    Phys. Rev. B 70 (2004)

    Phys. Rev. B 72 (2005)


  • Login