Estudo de interferência de elétrons em dispositivos mesoscópicos no limite Hall quântico
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Jose Francisco de Sampaio
Sebastiao Jose Nascimento de Padua
Sebastiao Jose Nascimento de Padua
Resumo
Neste trabalho, são apresentados os conceitos básicos necessários para se entender o funcionamento de dispositivos semicondutores que operam como interferômetros de elétrons. Esses dispositivos são construídos em amostras de GaAs/AlGaAs, onde existe um gás bidimensional de elétrons de alta mobilidade. O gás de elétrons é confinado em uma região de dimensões comparáveis ao seu comprimento de onda de Fermi. Aplicando-se campos magnéticos intensos, criam-se, no gás, sub-bandas magneto-elétricas unidimensionais. Nessa situação, os estados que transportam corrente estão espacialmente localizados próximo às bordas do dispositivo. Esses estados de borda do dispositivo. Esses estados de borda funcionam como feixes de elétrons e contatos pontuais quânticos - QPC's - funcionam como divisores de feixes. Padrões de interferência são observados na corrente elétrica em um dos contatos do dispositivo em função da diferença de fase entre os dois feixes. Essa fase pode ser modificada através de mudanças de caminho ou alterações no fluxo magnético no efeito Aharonov-Bohm. Correlações entre as correntes nos diversos terminais do dispositivo podem ser medidas através da densidade espectral das flutuações dessas correntes. Neste trabalho, apresentamos uma revisão dos resultados recentes obtidos na literatura com análogos eletrônicos dos interferômetros de Mach-Zehnder e Hanbury Brown-Twiss. Além disso, analisamos uma proposta de um interferômetro eletrônico análogo ao Fabry-Perot ótico, que pretendemos fabricar.
Abstract
In this work we introduce the basic concepts required to understand how electronic interferometers work. The interferometers are semiconductor devices based in GaAs/AlGaAs heterojunctions where a high mobility two-dimensional electron gas is formed. The electron gas is confined in a small region of dimension comparable to its Fermi wavelength. In a high magnetic field, the degenerate two-dimensional electron gas develops into one-dimensional magnetoelectric subbands. In this case, the states responsible for the electronic transport are localized near the edges of the device. These edge states play the role of electron beams and quantum point contacts QPCs act as electron beam splitters. The interference patterns are observed in the electric current in one of the electrical contacts as a function of the phase difference between two beams. This phase can be modified by changing the path length or by changing the magnetic flux in the Aharonov-Bohm effect. Current correlations measurements in different contacts of the device are related to the spectral density of the fluctuations in these currents. In this work, we review results of electronic analogues of the Mach-Zehnder and Hanbury Brown-Twiss interferometers that have been reported recently. We also analyze an electronic analogue of the optical Fabry-Perot interferometer that we are trying to make.
Assunto
Interferômetro de elétrons, Dispositivos mesoscópicos, Semicondutores, Interferômetro de Hanbury Brown-Twiss, Interferômetros, Física, Interferômetro de Mach-Zehnder
Palavras-chave
Estudo de interferência