اثرات برهم کنش اسپین مدار در حلقه های مزوسکوپی

چکیده از زمان پیشنهاد طرح ترانزیستور اثر میدانی اسپینی مبتنی بر برهمکنش اسپین- مدار راشبا در سال 1990 تا کنون تلاش های زیادی برای تزریق و آَشکارسازی جریان های اسپین قطبیده در یک ماده ی نیم رسانا منجر به گسترش حوزه های مگنتوالکترونیک و اسپینترونیک گردیده است. لذا مطالعه ی خواص ترابرد بار و اسپین حلقه های مزوسکوپی بالیستیک نظیر مقاومت مغناطیسی تونل زنی، تشدیدهای رسانندگی، جریان های پایدار بار و اسپین در حضور برهمکنش اسپین- مدار از اهمیت بنیادی و تکنولوژیکی زیادی برخوردار است. در این پایان نامه با معرفی یک هامیلتونی برای حلقه یک بعدی و با استفاده از نظریه ی موجبر کوانتومی اثرات جفت شدگی اسپین- مدار و سد تونل زنی بر روی خواص ترابرد بار و اسپین در حلقه های مزوسکوپی بررسی می شود. در ابتدا در چارچوب یک نظریه ی تک الکترون موثر با به کار بردن شرایط مرزی گریفیت بر روی توابع موج ورودی و پراکنده شده به محاسبه ی ضرایب عبور و بازگشت الکترون می پردازیم و خواص ترابرد نظیر رسانندگی و مقاومت مغناطیسی را در حضور برهم کنش اسپین- مدار محاسبه می کنیم و سپس به بررسی صفرهای رسانندگی می پردازیم. در سیستم های شبه یک بعدی صفرهای حقیقی رسانندگی تحت شرط پایستگی تقارن وارون زمانی ظاهر می شوند. از این رو بر طرف کردن صفرهای رسانندگی مرتبط با شکست تقارن وارون زمانی است. (پاد) تشدیدها در عبور در نتیجه حالت های شبه مقید جایگزیده اند که مربوط به یک ساختار صفر- قطب خاص در نمودار انرژی مختلط است. نتایج عددی و تحلیلی به نقش شکست تقارن های هندسی و ذاتی در ترابرد کوانتومی اشاره دارند. در انتها به طور مختصر به تحلیل های کاربردی می پردازیم. ویژگی های ساختاری حلقه های مزوسکوپی و همچنین اثرات تداخل کوانتومی، جفت شدگی اسپین- مدار، سد تونل زنی و...، حلقه های مزوسکوپی را برای کاربرد در ادوات کوانتومی تداخلی،کاندیدهای مناسبی می گرداند. کلمات کلیدی : اسپینترونیک، حلقه ی مزوسکوپیی، موجبر کوانتومی، برهم کنش اسپین – مدار راشبا، فاز آهارانوف بوهم، فاز آهارانوف کاشر و صفرهای رسانندگی