Dokument: Quantum Simulations for Semiconductor Quantum Dots:
From Artificial Atoms to Wigner Molecules

Titel:Quantum Simulations for Semiconductor Quantum Dots:
From Artificial Atoms to Wigner Molecules
URL für Lesezeichen:https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2526
URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20030604-000526-6
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Englisch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor: Reusch, Boris [Autor]
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Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:Prof. Dr. Egger, Reinhold [Gutachter]
Prof. Dr. Löwen, Hartmut [Gutachter]
Stichwörter:Quantenpunkte, Kunstatome, Wigner-Molekül, Wigner-Kristall, Rotationssymmetrie, Störstelle,Grundzustandseigenschaften, Hartree-Fock, Unrestricted Hartree-Fock, QuantenMonte Carlo, Pfadintegral Monte Carloquantum dots, artificial atoms, Wigner molecule, Wigner crystal, rotationalsymmetry, impurity, ground-state properties, Hartree-Fock, UnrestrictedHartree-Fock, quantum Monte Carlo, path-integral Monte Carlo
Dewey Dezimal-Klassifikation:500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beschreibungen:Die Arbeit untersucht Elektronen in parabolischen Quantenpunkten mit Hilfe der
Unrestricted Hartree-Fock (UHF) Näherung und exakter Pfadintegral Monte Carlo
(PIMC) Simulationen. Das Hauptinteresse richtet sich hierbei auf den Übergang
zum stark korrelierten Wigner-Molekül. Die PIMC Additionsenergien zeigen das
Verschwinden der magischen Zahlen mit zunehmender Wechselwirkung. Dies wird
durch eine attraktive Störstelle, welche die Rotationssymmetrie bricht, noch
verstärkt. Für acht Elektronen ergibt sich ein neues Stabilitätsmaximum, mit
einem Grundzustandsspin, der unter dem der Hundschen Regel liegt. In einem
Tansportexperiment sollte sich dies in einer Spinblockade für neun Elektronen
äußern. Für sechs Elektronen zeigt sich in den Ladungsdichten, dass
der genaue Verlauf der Wigner-Kristallisation von Gesamtspin abhängt. Ferner
werden die Eigenschaften und die Güte von UHF untersucht. Die Methode kann
die kleinen Energiedifferenzen, die Additionsenergien und Grundzustandsspin
bestimmen, nicht korrekt auflösen. UHF beschreibt das Einsetzen der
Wigner-Kristallisation nur indirekt, die Ladungsdichten zeigen einen
Gerade-Ungerade Effekt. Dies liegt an der Symmetriebrechung des
Einteilchenansatzes. Der Effekt verschwindet mit Magnetfeld. Für sehr starke
Wechselwirkung ist UHF äquivalent zu einem Einteilchen-Gitterproblem.

We investigate electrons in parabolic quantum dots by means of the Unrestricted
Hartree-Fock (UHF) approximation and exact Path-integral Monte Carlo
simulations. We focus on the crossover to the strongly correlated Wigner
molecule. The PIMC addition energies show remnants of the energetic shell
structure. These magic numbers disappear when we include a single attractive
impurity which breaks the rotational symmetry. However we find a new stability
peak for eight electrons where we also find a sub-Hund's rule spin. This should
lead to a spin blockade for nine electrons in a transport experiment. For six
electrons we show that the onset of Wigner crystallization is strongly
spin-dependent. Furthermore we analyze the properties and the quality of UHF.
We show that the method cannot resolve reliably the tiny energy differences
which determine the additions energies and the ground-state spin. UHF mirrors
the Wigner crystallization only indirectly, the charge densities show an
even-odd effect. This is due to the symmetry breaking of the mean-field
approximation. With magnetic field the effect disappears. For very strong
interaction, UHF is equivalent to a one-particle tight-binding model.
Fachbereich / Einrichtung:Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik
Dokument erstellt am:04.06.2003
Dateien geändert am:12.02.2007
Promotionsantrag am:21.05.2003
Datum der Promotion:21.05.2003
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