MACHETA nr

Documente similare
2

DETERMINAREA CONSTANTEI RYDBERG

Microsoft Word - lucr 1-5.doc

Programul: IDEI Tipul proiectului: Proiecte de cercetare exploratorie Cod CNCSIS:1909/2009; contract 488/2009 Director de proiect: Prof. Viorica Flore

Bazele spectroscopiei si laserilor

2

Realizarea fizică a dispozitivelor optoeletronice

Olimpiada Națională de Astronomie şi Astrofizică Aprilie 2019 Analiza Datelor - Seniori Problema 1 - Quasar 3C273 Spectrul optic al quasarului 3C273 c

RAPORT FINAL Perioada de implementare: CU TITLUL: Analiza și testarea distribuției câmpului electric la izolatoare din materiale compozite p

Microsoft Word - lucrarea 6

Microsoft Word - L25Ro_Studiul efectului Hall_f_RF

1

Probleme rezolvate de fizică traducere de Nicolae Coman după lucrarea

C10: Teoria clasică a împrăștierii Considerăm un potențial infinit în interiorul unui domeniu sferic de rază a și o particulă incidentă (Figura 1) la

Microsoft Word - Tsakiris Cristian - MECANICA FLUIDELOR

PRINCIPALELE REZULTATE OBTINUTE

ep0126

I

PowerPoint Presentation

Realizarea fizică a dispozitivelor optoeletronice

Microsoft Word - DCE - lucrarea 5.doc

Modularea proprietatilor filmelor epitaxiale de La MnO 3 (LSMO) La 0.66 Sr 0.33 MnO Filme de LSMO nanostructurate Traian Petrisor Jr. Monitorizare pro

Realizarea fizică a dispozitivelor optoeletronice

MACHETA nr

Microsoft Word - C05_Traductoare de deplasare de tip transformator

UNIVERSITATEA DE VEST DIN TIMIȘOARA FACULTATEA DE FIZICA CONCURSUL NAȚIONAL DE FIZICĂ CONSTANTIN SĂLCEANU 30 MARTIE 2019 Sunt obligatorii toate subiec

Microsoft Word - Probleme-PS.doc

Electricitate II

rrs_12_2012.indd

Slide 1

Microsoft Word - 1_ILUMINATUL ELECTRIC_Marimi & unitati fotometrice_corectat_ulterior.doc

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi, Iași Facultatea de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației Triangulaţia și aplicații (referat) P

Microsoft Word - TIC5

Slide 1

Institutul de Cercetări în Chimie Raluca Ripan Cluj-Napoca Tel: ; int 6489 Fax: Laboratorul Compusi Anorganici Dr. Laura MUREȘAN

Agenţia Naţională de Cadastru şi Publicitate Imobiliară - ANCPI - Ordin nr. 1339/2017 din 12 octombrie 2017 Ordinul nr. 1339/2017 privind aprobarea în

Microsoft Word - 2 Filtre neliniare.doc

IM - Imagistica Medicala

Microsoft Word - 00 Raport cercetare Facultatea de Inginerie Galati.docx

ROMANIA JUDETUL IASI CONSILIUL JUDETEAN IA51 Bulevardul Stefan cel Mare *i Mitt, nr.69, cod , Ia*i Tel.: ; Fax: ;

ANEXA 1 RECOMANDARI LICENTA

Microsoft Word - FiltrareaNyquist-rezumat.doc

RO Acte_RO+date et nr.doc

Microsoft Word - Ghid de elaborare a lucrarii de licenta MM-MK (ATENTIE - an referinta diagnostic economico-financiar pag.3)

ROMANIA JUDETUL IASI CONSILIUL JUDETEAN IASI Bulevardul Stefan cel Mare Sfant, nr.69, cod , la i Tel.: : Fax: ;

Inspiron Specificaţii (Battery)

Unitatea executantă_______________

3 - Fratu - rezumat RO _1_

Clustere şi impurităţi în sisteme complexe

Efectele dopajului si ale dimensionalitatii asupra proprietatilor magnetice, structurale si morfologice si dinamicii de spin in micro si nanostructuri

CRISTALE FOTONICE Microsisteme electromecanice (MEMS) Cristale fotonice Student: Ioniceanu Bogdan-Alexandru GRUPA:56RC

Microsoft Word - IngineriF_A.DOC

Microsoft Word - Coperta-Cuprins-Prefata.doc

Microsoft PowerPoint - ST_5

Teste şi Măsurători de CIEM. Introducere în Măsurări Electromagnetice pentru Determinarea Compatibilităţii şi Interferenţei Electro-Magnetice. Metode

Slide 1

MACHETA nr

RecMat dvi

PowerPoint Presentation

PowerPoint Presentation

MECANICA FLUIDELOR

Microsoft Word - PN204 - Raport faza 1 _site.doc

PowerPoint Presentation

Anexa nr. 2 FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior UNIVERSITATEA DE VEST DIN TIMIȘOARA 1.2 Facultatea FACULTATE

Always leading the pack SEMICONDUCTOR FUNDAMENTAL DL 3155M11R Laborator TIME

LUCRAREA 8 PROGRAMAREA NELINIARĂ ÎN REZOLVAREA PROBLEMELOR DIN ENERGETICĂ. METODE DE ORDINUL Aspecte generale Programarea neliniară are o foart

Algebra si Geometri pentru Computer Science

REDRESOARE – simulare PSPICE

Soclu cu temporizator încorporat pentru seria 34 Elevatoare și macarale Mașini de împachetare Semaforizare SЕRIA 93 Mașini de îmbuteliere Depozite gli

CURRICULUM VITAE

Inspiron Specificaţii

Microsoft Word - onf laborator subiect.doc

SPECIFICATIE FILTRU TITEI

Microsoft Word - lucrarea 13

CATEDRA FIZIOLOGIA OMULUI ŞI BIOFIZICĂ Cerinţele unice pentru lucrările de laborator din ciclul 1, facultatea Medicina Preventiva. (anul universitar 2

Microsoft Word - Subiecte scs1lab 2010_V03.doc

PowerPoint Presentation

Spatii vectoriale

Microsoft Word - 01_Introducere.doc

COMENTARII FAZA JUDEŢEANĂ, 9 MARTIE 2013 Abstract. Personal comments on some of the problems presented at the District Round of the National Mathemati

planuri-MASTER.xls

Capitol 3

Slide 1

RAPORT DE FAZA: ETAPA II, 30

Laborator de Fotometrie si Compatibilitate Electromagnetica Competente si tarife Laborator acreditat conform SR EN ISO/CEI ELECTROMAGNETICA

CARACTERISTICA DE AMORTIZARE A GRUPULUI DE REZEMARE ŞI IZOLARE ANTISEISMICĂ, ÎN CONCEPŢIE MODULARĂ, PENTRU PODURI ŞI VIADUCTE DAMPING CHARACTERISTICS

Microsoft PowerPoint - Prezentare_Conferinta_Presa_12iul07_1.ppt

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iaşi 1.2 Facultatea Facultatea de

Dorel LUCHIAN Gabriel POPA Adrian ZANOSCHI Gheorghe IUREA algebră geometrie clasa a VIII-a ediţia a V-a, revizuită mate 2000 standard EDITURA PARALELA

MD-2045, CHIŞINĂU, STR

TRADIȚIE ȘI EXCELENȚĂ FACULTATEA DE FIZICĂ Str. M. Kogălniceanu nr. 1 Cluj-Napoca, RO Tel.: / Fax:

GEOMORFOLOGIE LP

..MINISTERUL EDUCAŢIEI NAȚIONALE ŞI CERCETARII STIINTIFICE UNIVERSITATEA DE VEST DIN TIMIȘOARA.I CENTRUL DE DEZVOLTARE ACADEMICĂ. FIȘA DISCIPLINEI 1.

Raport stiintific

Cursul 12 (plan de curs) Integrale prime 1 Sisteme diferenţiale autonome. Spaţiul fazelor. Fie Ω R n o mulţime deschisă şi f : Ω R n R n o funcţie de

INDICATORI AI REPARTIŢIEI DE FRECVENŢĂ

Slide 1

Fisa disciplinei_Utilizarea_Calc_CFDP_ _var2_

Aminoacizi Aminoacizii sunt compuși organici naturali cu funcțiune mixtă, ce conțin în molecula lor grupări amino și grupări carboxil. Denumirea amino

Proiect GSN-08 Ghid de securitate nucleară privind repornirea instalaţiilor nucleare după opririle neplanificate CAPITOLUL I Domeniu, scop, definiţii

Transcriere:

Contractor: INCDFM Cod fiscal : RO9068280 Anexa nr. 9 la Contract nr. 10N/2016 anexa la procesul verbal de avizare interna nr.... De acord, DIRECTOR GENERAL Dr. Ionut Enculescu Avizat, DIRECTOR DE PROGRAM Dr.Lucian Pintilie RAPORT DE ACTIVITATE AL FAZEI Contractul nr.: 10N/10.03.2016 Proiectul PN16480101: Fenomene si procese fizico-chimice in sisteme nanometrice complexe, suprafete si interfete Faza nr. 4 : Proprietati topologice ale fosforenei manifestate in regim de transport cuantic. Termen: 15.07.2016 1. Obiectivul proiectului: Prezentul proiect isi propune sa desfasoare studii aprofundate privind fenomenele fizicochimice care au loc in sisteme nanometrice complexe, pe suprafete sau la interfete, cu focalizare pe materiale functionale care au potential aplicativ in domenii industriale de inalta tehnologie, energetica, spatiu si securitate, protectia mediului si prevenirea poluarii, precum si in stiintele vietii. 2. Rezultate preconizate pentru atingerea obiectivului: Principale tinte pe care ne propunem sa le atingem prin implementarea proiectului : - intelegerea proceselor fizice in materiale si structurile lor, prin modelare si prin studiul proprietatilor feroelectrice, magnetice, optice si fotoelectrice ale acestora; in acelasi scop ne propunem sa studiem rolul structurii cristaline, efectele de dimensiune, rolul suprafetelor/interfetelor; - modelarea dinamicii purtatorilor de sarcina in sisteme mezoscopice, in scopul modelarii tranzitiei de la fotoluminescenta la fotocurent si in scopul controlului optic si electric al starilor excitonice si biexcitonice si relevarea unui proces optic neliniar ca rezultat al interactiei exciton-foton; - investigarea proprietatilor materialelor cuantice cu proprietati topologice particulare;

- studiul proceselor catalitice si fotocatalitice, al transferului de sarcina si al reactiilor chimice, cu aplicatii in materiale pentru energie, biomedicina si protectia mediului. 3. Obiectivul fazei: Proprietati spectral ale fosforenei in sisteme confinate de tip banda si plaqheta nanometrica. Transport electronic in camp magnetic intens si evidentierea fenomenului de superradianta. 4. Rezultate preconizate pentru atingerea obiectivului fazei: Faza a vizat in primul rand elucidarea unor proprietati ale spectrului de benzi electronice ale fosforenei si analiza fenomenelor de conductie in banda plata, cu identificarea efectului invaziv al contactelor de masura in configuratie Hall. In plus am pus in evidenta efecte superradiative in banda cusi-plata a fosforenei. 5. Rezumatul fazei: Scopul fazei consta in studiera proprietatilor mezoscopice ale retelei de fosforena in camp magnetic perpedicular. Am demonstrat ca ruperea bipartitismului da nastere asimetriei electron-gol in spectrul energetic. Deasemenea proprietatile topologice ale starilor de margine in ribbonului zig-zag de fosforena au fost analizate din perspectiva degenerarii, localizarii si dispersiei in camp magnetic. Transport cuantic a fost analizat prin simulare unui dispozitiv Hall cu patru terminale si utilizand formalismul Landauer- Büttiker am scos in evidenta comportamentul disipativ al starilor de margine topologice. Modelul electronilor strans legati in reteaua de fosforena Spre deosebire de grafena care este o retea hexagonala plana, fosforena, datorita hibridizarii sp3 are o structura diferita dupa cum se poate observa in figura 1. Figura 1: (a) Reprezentare schematica a retelei de fosforena. A (rosu) si B(albastru) indexeaza cei doi atomi din celula unitate, t1, t2, t3, t4, t5 reprezinta elementele de hopping ce conecteaza siturile retelei, iar linia albastra punctata reprezinta celula unitate unde aa 1 si sunt vectorii unitate. (b) Proiectia retelei pe planul yz. aa 2

In modelul electronilor strans legati, reteaua de fosforena este descrisa de cicnci elemente de hopping (t1, t2, t3, t4, t5) [1], care influenteaza semnificativ spectrul energetic in comparatie cu grafena sau alte retele bidimensionale. Hamiltonianul fosforenei in aproximatia electronilor strans legati ca fi urmatorul: HH 0 = εε aa aa nn,mm nn,mm aa nn,mm + εε bb bb nn,mm tt 3 aa nn,mm+2 HH 4 = tt 4 (aa nn,mm+1 nn,mm bb nn,mm + tt 1 aa nn+1,mm bb nn,mm + aa nn,mm bb nn,mm + aa nn 1,mm+2 bb nn,mm + tt 5 aa nn+1,mm 1 bb nn,mm + HH. cc., aa nn,mm + aa nn 1,mm+1 aa nn,mm ) + tt 4 bb nn,mm+1 bb nn,mm + tt 2 aa nn,mm+1 bb nn,mm + bb nn,mm + bb nn 1,mm+1 bb nn,mm + HH. cc. Hamiltoninul total care decrie reteaua va fi HH = HH 0 + HH 4, unde εε aa si εε bb sunt energiile atomice ale siturilor A respectiv B si tt 1 = 1.22eeee, tt 2 = 3.665eeee, tt 3 = 0.205eeee, tt 4 = 0.105eeee si tt 5 = 0.055eeee. Am ales sa separam Hamiltonianul total in HH 0 si HH 4, deoarece elementul de hopping tt 4 conecteaza siturile de acelasi fel (A-A si B-B) ceea ce duce la distrugerea bipartitismului, iar ca prima consecinta la ruperea simetriei electron-gol. Pentru a studia proprietatile spectrale ale Hamiltonianului total, care descrie comportarea electronilor in reteaua de fosforena trebuie sa transformam Fourier in lungul ambelor directii OO xx si OO yy si astfel obtinem Hamiltonianul in spatiul reciproc. Spectrul retelei de fosforena se poate observa in figura 2, el prezentand o puternica anisotropie si deasemenea asimetrie electron-gol. Figura 2: Spectrul de dispersie al retelei de fosforena cu conditii periodice. Anisotropia spectrului se manifesta in jurul punctului Γ: (a) spectrul in lungul axei kk xx arata un comportament Dirac (lege de dispersie liniara) si (b) spectrul in lungul axei kk yy arata un comportament Schrödinger. Simetria electron-gol a spectrului energetic este asigurata atata timp cat exista un operator PP care sa anticomute cu Hamiltonianul, [HH, PP] + = 0. Daca EE este o valuare proprie a Hamiltonianului, atunci HHψψ EE = EEψψ EE si daca EE apartine deasemenea spectrului energetic, atunci functia proprie corespunzatoare este ψψ EE = PPψψ EE. In cazul fosforenei operatorul PP este de forma:

PP = aa kk kk aa kk bb kk bb kk Operatorul de mai sus anticomuta cu Hamiltonianul HH 0 kk, cea ce dovedeste ca spectrul lui 0 este simetric in jurul energiei de zero, dar PP nu anticomuta cu tot Hamiltonianul HH kk fosforenei, HH 0 kk + HH kk 4, rezultatul fiind proportional cu tt 4. In concluzie spectrul fosforenei este simetric in jurul valorii de zero daca neglijam elementul de hopping tt 4. Proprietati spectrale ale ribbonului de fosforena in camp magnetic In Hamiltonianul de mai sus (HH = HH 0 + HH 4 ), impunem doua margini paralele cu lanturile zig-zag la mm = 1 si MM, iar in lungul axei OO xx punem contitii periodice. Transformata Fourier in lungul directiei OO xx genereaza un Hamiltonian care descrie comportamentul electronilor intr-o geometrie de tip ribbon: MM HH 0 (kk xx ) = εε aa aa kkxx,mm MM 1 aa kkxx,mm + εε bb bb kkxx,mm + tt 2 aa kkxx,mm+1bb kkxx,mm MM 1 MM 1 bb kkxx,mm + tt 1 ee ii(φφ 1 kk xx ) + ee iiii 1 aa kkxx,mmbb kkxx,mm MM 2 + tt 3 ee iiii 3 + ee ii(φφ 3 kk xx ) aa kkxx,mm+2bb kkxx,mm + tt 5 ee iikk xxaa kkxx,mm 1bb kkxx,mm + HH. cc., HH 4 (kk xx ) = tt 4 ee iiii 4BB + ee ii(φφ 4BB kk xx ) bb kkxx,mm+1bb kkxx,mm + ee iiii 4AA + ee ii(φφ 4AA kk xx ) aa kkxx,mm+1aa kkxx,mm + HH. cc., unde φφ 1, φφ 3, φφ 4AA, φφ 4BB sunt fazele Peierls pe care anumite elemente de hopping le castiga in prezenta campului magnetic perpendicular. Pentru a obtine spectrul electronic trebuie sa diagonalizam Hamiltonianul de mai sus pentru orice valuare a impulsului kk xx cuprinsa intre [ ππ, ππ], figura 3.

Figura 3: Spectrul energetic al ribbonului zig-zag de fosforena. Ridicarea de degenerare a benzii quasi-plate in camp magnetic poate fi remarcata prin compararea celor doua spectre: in partea stanga campul magnetic este zero, iar in partea dreapta φφ = 0.01(h/ee). Liniile rosii reprezinta valorile numerice, iar liniile negre reprezinta valorile analitice. Pentru a obtine valorile analitice ale valorilor proprii in zona energiilor benzii cuasi-plate consideram tt 3 = tt 5 = 0, εε aa = εε bb = 0 si profitam de avantajul localizarii functiei de unda la cele doua margini ale ribbonului (mm = 1 si mm = MM). Obtinem astfel valorile: EE 1 (kk xx, φφ) tt 4AA(1, φφ)( tt 1(1) tt 2 ) ξξ kkxx,1 2 + cc. cc, EE 2 (kk xx, φφ) tt 4BB(MM 1, φφ)( tt 1(MM) tt 2 ) ξξ kkxx,mm 2 + cc. cc, unde tt 1(mm) = tt 1 ee ii(φφ 1(mm) kk xx ) + ee iiii1(mm), tt 4AA(mm) = tt 4 (ee iiii4aa(mm) + ee ii(φφ 4AA(mm) kk xx ) ), AA BB asemanator se poate scrie si relatia pentru tt 4BB(m), iar ξξ kkxx,1 si ξξ kkxx,mm sunt coeficientii functiilor de unda. In figura 3 am comparat spectrul benzii cuasi-plate in absenta (stanga) si in prezenta (dreapta) campului magnetic perpendicular. Elementul de hopping tt 4 genereaza dispersia benzii, iar campul magnetic ridica degenerarea. Curbele rosii reprezinta valorile numerice calculate luand in considerare toate cele 5 elemente de hopping, in timp ce curbele negre reprezinta valorile analitice de mai sus. Fitul dintre cele doua curbe este unul destul de bun si puntem concluziona ca tt 3 si tt 5 au o influenta neglijabila in domeniul energiilor benzii cuasi-plate. Efectul Hall cuantic intreg in fosforena Pentru a investiga proprietatile in camp magnetic perpendicular simulam un dispozitiv Hall prin atasarea de fire la sistem, fiecare fir este atasat de marginea zig-zag a fosforenei. Am ales sa atasam fire doar pe marginea zig-zag deoarece aceasta configuratie este singura care poate pune in evidenta proprietatile de transport ale starilor topologice [2, 3], localizate in lungul marginilor zig-zag. In ceea ce priveste effectul Hall cuantic trebuie remarcat platoul GG HH = 0, care corespunde gapului central, figura 4. AA BB

Figura 4: Calculul numeric al conductantei Hall (rosu) si al conductantei longitudinale (negru) in regim Hall cuantic ca functie de Vgate. Conductanta longitudinala prezinta o serie de peakuri in domeniul energiilor benzii cuasi-plate. Numarul de situri este 107 40, fluxul magnetic φφ = 0.1(h/ee) si energia Fermi pe fire EE FF = 0. Platourile din effectul Hall cuantic sunt asemanatoare cu cele masurate in gazul de electroni bidimensionali, adica merg in pasi de nn = ±1, ±2, in unitati de ee 2 h. Deoarece spectrul fosforenei este asimetric, dupa cum am vazut din calculul de benzi, se observa ca lungimea palierelor Hall este diferita in functie de regiunea din spectru unde se afla, pozitiva sau negativa. Platourile Hall sunt generate de prezenta in spectru a starilor de margine chirale, iar starile de margine topologice din banda cuasi-plata au un caracter non-chiral deoarece ele nu contribuie la effectul Hall cuantic, conductanta lor fiind GG HH = 0. In ceea ce priveste conductanta logitudinala aceasta are un comportament ne-disipativ in domeniul energiilor platourilor Hall (GG LL = 0), iar in domeniul energiilor benzii cuasiplate [-0.3, 0] prezinta o serie de peakuri (comportament disipativ). Caracterul disipativ al starilor de margine non-chirale a fost intalnit si in contextul energiilor de zero in grafena [4]. Din analiza Hamiltonianului efectiv si a coeficientilor de transmisie am pus in evidenta, variind cuplajul dintre proba si fire, un regim superradiativ in domeniul enegiilor benzii cuasi-plate. Concluzii Am demonstrat analitic ruperea de simetrie electron-gol si am pus in evidenta rolul jucat de elementul de hoppping tt 4, in modelul electronilor strans legati, singurul care violeaza bipartitismul retelei. In cazul ribbonului zig-zag am demonstrat analitc degenerarea starilor de margine topologice localizate pe margini opuse si am aratat ca degenerarea este ridicata de catre campul magnetic perpendicular. Prin simularea unui dispozitiv Hall am scos in evidenta comportamentul ne-chiral al starilor de margine topologice, iar seria de peakuri din conductanta longitudinala releva caracterul disipativ al acestor stari. Bibliografie [1] A. N. Rudenko and M. I. Katsnelson, Phys. Rev. B 89 201408(R) (2014). [2] M. Ezawa, New J. Phys. 16, 115004 (2014). [3] B. Ostahie and A. Aldea Phys. Rev. B 93 075408 (2016). [4] D. A. Abanin, K. S. Novoselov, U. Zeitler, P. A. Lee, A. K. Geim, and L. S. Levitov Phys. Rev. Lett. 98, 196806 (2007). 6. Rezultate, stadiul realizării obiectivului fazei, concluzii şi propuneri pentru continuarea proiectului Obiectivele propuse au fost realizate si concretizate in lucrarea Phosphorene confined systems in magnetic field, quantum transport, and superradiance in the quasiflat band autori B. Ostahie si A. Aldea, publicata in Physical Review (SUA, 2016). Tematica este de mare actualitate in fizica starii condensate in perspectiva evidentierii proprietatilor

topologice. Din punctul de vedere al acestor proprietati de mare interes este aplicare tehnicilor de Hamiltonian ne-hermitic pentru intelegerea efectului Hall cuantic, precum si influenta defectelor si efectele dezordinii asupra starilor topologice in prezenta/absenta campurilor magnetice. Responsabil proiect Dr. Sorina Lazanu Responsabil faza Drd. Bogdan Ostahie Dr. Alexandru Aldea