Il corso fornisce una base teorica per comprendere le molteplici proprietà di trasporto presenti nei sistemi quantistici e nei nanodispositivi.
Il corso fornisce una base teorica per comprendere le proprietà di trasporto presenti nei nanodispositivi. Obiettivo principale è fornire un quadro esaustivo della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione.
L'obiettivo principale è quello di fornire le basi per comprendere la fisica dei sistemi quantistici fuori equlibrio evidenziando aspetti quantistici fondamentali quali la coerenza, la dissipazione, l'interferenza e la quantizzazione.
Lezioni frontali alla lavagna, corredate anche da presentazioni con slides relative alle misure sperimentali
Nella prima parte del corso si presentano alcuni aspetti di carattere più generale relativi alla trattazione teorica di fenomeni fuori equilibrio.
Nella seconda parte vengono illustrati molteplici aspetti strettamente legati ai sistemi a dimensionalità ridotta con particolare riferimento alle proprieta' di trasporto in nanodispositivi.
- Teoria della risposta lineare e funzioni di Green. Evoluzione temporale della matrice denità fuori equilibrio. Esempi - Processi di scattering nei solidi, lunghezze di scala nel regime mesoscopico trasporto ballistico e diffusivo. - Eterostrutture a semiconduttore. Creazione del gas elettronico bidimensionale. Isolanti topologici. - Fili quantici e punti di contatto: aspetti tecnologici e descrizione teorica. o Quantizzazione della conduttanza in fili quantici. Conduttanza a due e quattro terminali e relative misure. Formula di Landauer per trasporto in presenza di barriere di potenziale. - Effetto Aharonov-Bohm e relativi esperimenti su nano-anelli. - Nanotubi di carbonio: proprieta' elettroniche, misure sperimentali di trasporto. - Effetto Hall quantistico intero: aspetti classici, descrizione quantistica, livelli di Landau. o Allargamento delle bande in presenza di disordine, spiegazione dei plateaux nella resitenza. o Stati di bordo nell'effetto Hall intero o Cenni all'effetto Hall frazionario e alle statistiche frazionarie - Quantum dots: aspetti tecnologici e descrizione teorica. o Equazioni maestre per il trasporto in regime fuori equilibrio e rate di tunneling. o Proprietà di trasporto e transistor a singolo elettrone. - Isolanti Topologici: aspetti fenomenologici e proprietà di trasporto con riferimento alla spintronica.
LIBRI CONSIGLIATI COME SUPPORTO PER LE DIVERSE PARTI DEL CORSO * H. Bruus, K. Flensberg, "Many-body Quantum Theory in Condensed Matter Physics" Oxford University Press (2004). * G.F. Giuliani, G. Vignale. "Quantum theory of the electron liquid"". Cambridge University Press (2005). * Y.V. Nazarov, Y.M. Blanter. "Quantum Transport. Introduction to Nanoscience". Cambridge University Press (2009). * T. Ihn. "Semiconductor Nanostructures" Oxford University Press (2010). * J.H. Davies, "The Physics of low-dimensional semiconductors", Cambridge Press (1998).
MAURA SASSETTI (Presidente)
FABIO CAVALIERE
NICODEMO MAGNOLI
SISTEMI MESOSCOPICI E NANODISPOSITIVI
Esame orale
