MUNKATERV / BESZÁMOLÓ

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "MUNKATERV / BESZÁMOLÓ"

Laura Bognár
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 MUNKATERV / BESZÁMOLÓ Scherübl Zoltán Ph.D. hallgató 5. szemeszter (2014/2015 tanév őszi félév) cím: scherubl.zoltan@gmail.com állami ösztöndíjas* költségtérítéses nappali* költségtérítéses levelező* Témaleírás: Szupravezető és ferromágneses korrelációk nanoáramkörökben Témavezető: Csonka Szabolcs A PhD program rövid ismertetése: Diplomamunkám során InAs nanopálcákból kialakított nanoáramkörökben vizsgáltam az InAs pálcában lévő spin-pálya kölcsönhatást és spin relaxációs mechanizmusokat a gyenge lokalizáción keresztül. Ennek keretében arra jutottam, hogy több lehetséges mechanizmus is egyidejűleg jelen van a nanopálcában, azonban ezek arányáról keveset tudtam mondani. Így elsődleges terveim közé tartozik olyan kísérletek tervezése és elvégzése, amelyben a lehetséges spin relaxációs mechanizmusok közül egyszerre egyet tudok hangolni valamilyen külső paraméterrel. Ezen mérési eredmények segítségével valószínűsíthetően el tudom különíteni az egyes spin relaxációs mechanizmusok járulékát. Ezen mérésekhez kapcsolódik annak a felderítése is, hogy ezekben a nanopálcákban az elektronsűrűség térbeli eloszlása milyen. Jelenlegi eredményeim és a szakirodalom affelé mutat, hogy az elektronsűrűség számottevő része a nanopálca felületén van jelen, azonban ezen eredmények még igazoltak egyértelműen. A kvantummechanikai összefonódottság önmagában is érdekes részét képezi fizikának, hiszen a látszólag lokalitást és relativitáselméletet sértő jelenségeket tud produkálni, éppen ezért minél behatóbb megértésére van szükség. Ezen felül belátható időn belül gyakorlati haszna is származhat az emberiségnek az összefonódás kontrollált felhasználásából, hiszen minden kvantum-algoritmus összefonódott kvantummechanikai állapotok manipulálásán alapul. A PhD képzésem során a fő csapás irányát a kvantummechanikai összefonódás vizsgálatát célzó Cooper-pár feltörő fejlesztése jelenti majd. Ebben szupravezető elektródából kivett elektron párt nanopálcában kialakított ún. kvantum dotokkal térben szeparálom. Elsődleges cél kimutatni, hogy ezen elektron pár valóban egy Cooper-párból származik, azaz szinglett állapotú. Erre több lehetséges mérési módszer felmerült, mint lehetséges bizonyítás. A szinglettségtől gyengébb állítás, a spin-antikorreláció bizonyítható spin detektálással is, amely például ferromágneses elektródával valósítható meg. Pontosabb képet kaphatunk az elektron pár állapotáról, ha spin manipulációt is alkalmazunk a mérés során. Terveim közt szerepel ilyen új mérési módszer kidolgozása, ahol előre preparált spin állapotú

2 kvantum dotok szolgálnak detektorként. Ennek a következő lépcsőfoka lehet a kvantum tomográfia, amelynek segítségével az elektron pár teljes sűrűség mátrixa mérhető kísérletileg. Miután bizonyítást nyert, hogy az elektron pár valóban szinglett pár, következő lépés az összefonódottság időbeli és térbeli lecsengésének a vizsgálata. Azaz az elektronokat először el kell távolítani egymástól, majd ezután megmérni az állapotukat, hogy megállapíthassuk az összefonódottságuk mértékét. Kvantum dotot tartalmazó nanoáramkörökben egyes kontaktusokra szükséges, hogy nagy átlátszóságot mutasson az elektronok transzportjával szemben. Viszont ez a kvantum doton található diszkrét nívók kiszélesedéséhez vezet. Így, ha biztosítani akarjuk, hogy egy szupravezető és a kvantum dot között a transzport kizárólag a Cooper-pár tengert érintse, szükséges, hogy a szupravezető gap nagyobb legyen, mint a dot nívójának a kiszélesedése. Ezt elérhetjük a kontaktus átlátszóságának a csökkentésével, vagy a szupravezető gap növelésével. Ez utóbbi érhetjük el magasabb hőmérsékletű kritikus hőmérsékletű szupravezetők használatával. Ennek következtében mellék projektként tervezem magasabb kritikus hőmérsékletű szupravezetők párologtatási lehetőségének a vizsgálatát, és amennyiben ez sikeresnek bizonyul, nanoáramkörök készítését. Elsőként elemi szupravezetők párologtatási lehetőségét akarom megvizsgálni. Korábbi kísérletek, melyek nióbiumot tartalmazó nanoáramkörök készítését célozták meg, kudarcot vallottak, így első jelöltem erre a kísérletre a vanádium, amely tömbi kritikus hőmérséklete 5 K, így már folyékony héliumban is szupravezető. Az elemi szupravezetőkétől jóval magasabb kritikus hőmérsékletet mutatnak egyes A15-ös szerkezetű szupravezetők. Ilyen például az Nb 3 Sn és az Nb 3 Ge. Ennek sikeresség szintén előre tudja mozdítani a Cooper-pár feltörő áramkör fejlesztését. KÖVETKEZŐ FÉLÉV KUTATÁSI FELADATAI A PhD képzés 5. szemeszterében az alábbi kutatási tevékenységet tervezem: Nagy spin polarizációjú spin áram injektálásához, illetve spin polarizáció detektálásához alkalmas eszköz lehet egy kvantum dotból és ferromágnesből álló nanoáram kör, melyet félvezető nanopálcában hozunk létre. Ehhez elsőként a szakirodalomban már publikált hasonló projekteket tanulmányozom. Ezek alapján optimalizálni kell a rendelkezésre álló rendszereken a mintakészítés paramétereit. Külön tanulmányozni kell a ferromágnes mágneses tér hatására történő kapcsolását, a nanopálcával kialakított kontaktusát. Ezek után erős csatolású ferromágnes kvantum dot rendszert kell létrehozni, ahol a ferromágnes által indukált kicserélődési tér felhasítja a dot nívókat spin szerint. A várható láthatóságot növeli, ha Kondo-effektus is szerepet játszik a transzport viselkedésben. Így az egy nívón átfolyatott áram várhatóan erősen spinpolarizált lesz, amely alkalmas lehet akár forrásként akár detektorként. Az elkövetkező félév során a fent részletezett projektet folytatom, első sorban a ferromágnes-nanopálca kontaktus optimalizásával.

3 Ezen felül Mihály György rendelkezésemre bocsátott néhány ferromágneses granulátumot tartalmazó mintát, melyeken anomális spin Hall effektust tervezünk mérni. Továbbá a spin-pálya kölcsönhatás hangolásáról szóló cikket tervezem befejezni. ELŐZŐ FÉLÉV KUTATÁSI EREDMÉNYEI A spin-pálya kölcsönhatás hangolását demonstráló méréseimhez numerikus szimulációt írtam, aminek segítségével a különböző kapufeszültség konfigurációkban figyelemmel követhető az egyes fizikai mennyiségek változása, és ezen keresztül mélyebben megérthető a hangolás. Arra a következtetésre jutottam, hogy már egy egyszerű kváziklasszikus kontinuum-modellben is nem csak kvalitatívan, hanem kvantitatívan is magyarázza a tapasztalt jelenséges a külső elektromos tér által indukált Rashba spin-pálya kölcsönhatás. Az ezen kutatásból készülő publikáció leírását elkezdtem. A ferromágneses minták első teszt mérései alapján sikerült különböző koercitív terű ferromágneses csíkokat létrehozni, amelyekre szükség van kívánt mérési geometriához. A KUTATÁSI EREDMÉNYEK ÖSSZESÍTETT MUTATÓI A PhD képzés során eddig szerzett kutatási kreditpontok összege: 92 A PhD témakörében készült publikációk teljes listája (cím, tarsszerző, kiadvány, preprint/benyújtva/elfogadva): Detecting split Cooper-pairs at the single electron level Pályi András, Csonka Szabolcs, TÁMOP doktorandusz konferencia, konferencia kiadvány elfogadva Probing individual split Cooper-pairs using the spin qubit toolkit Pályi András, Csonka Szabolcs, PRB elfogadva Konferencia részvétel, előadás (megnevezés, hely, cím): TÁMOP doktorandusz konferencia, Budapest, BME, előadás: Szétválasztott Cooper-párok detektálása DOFFI doktorandusz konferencia, Balatonfenyves, előadás: Electrical Capri Spring School on Transport in Nanostructures, Anacapri, résztvevő Diamant: Artificial Atoms: from Quantum Phyisics to Applications, Budapest, résztvevő Frontiers in Quantum Engineered Devices, Obergurlg, poszter: Electrical DPG meeting, Drezda, előadás: Electrical tuning of spin-orbit interaction in InAs nanowires DOFFI doktorandusz konferencia, Balatonfenyves, előadás: Electrical First Augsburg-Budapest PhD Workshop, Augsburg, előadás: Probing individual split Cooper pairs using the spin qubit toolkit

4 DIPC: Frontiers in Condensed Matter Summer School, Donostia, poszter: Probing individual split Cooper pairs using the spin qubit toolkit Szemináriumi előadás (megnevezés, hely, cím) Tanszéki beszámolók időpontja: KÖVETKEZŐ FÉLÉV TANULMÁNYI TERVE Tantárgyak (előadó, cím, BME/ELTE): ÖSSZESÍTETT TANULMÁNYI EREDMÉNYEK A PhD képzés során korábban teljesített tárgyak listája, vastag betűvel kiemelve az előző félévben teljesített tárgyakat (előadó, cím, BME/ELTE): Halbritter András: Új kísérletek a nanofizikában, BME Zaránd Gergely: Skálázás és kritikus jelenségek, BME Pályi András: Topologikus szigetelők, ELTE Pályi András: Kvantumbitek szilárdtestekben, ELTE Sasvári László: Fázisátalakulások, ELTE Dóra Balázs: Soktestprobléma 2, BME Sasvári László: Térelmélet, renormálás és kritikus jelenségek, ELTE Sasvári László: Nem egyensúlyi statisztikus fizika, ELTE Magyarkuti András: Grafikus programozás és mérésvezérlés LabVIEW környzetben, BME Csordás András, Szirmai Gergely: Soktestprobléma 2 ELTE Zaránd Gergely: Lokalizációelmélet, BME A korábban hallgatott tárgyak után szerzett kreditpontok száma: 31 KÖVETKEZŐ FÉLÉV OKTATÁSI TERVE A szerződésben rögzített oktatási feladatok pontokba szedett ismertetése (tantárgy kód, kontakt óraszám feltüntetésével). ÖSSZESÍTETT OKTATÁSI TELJESÍTÉS Oktatási feladat vállalásáért eddig kapott kreditpontok összege: augusztus 17.

5 név Ph.D. ösztöndíjas TÉMAVEZETŐI NYILATKOZAT: A munkatervet jóváhagyom. Dátum név témavezető *név *konzules *nem a tanszéken kutató PhD hallgató esetén

Hasonló dokumentumok

MUNKATERV / BESZÁMOLÓ

MUNKATERV / BESZÁMOLÓ Werner Miklós Antal, Ph.D. hallgató 3. szemeszter (2014/2015 tanév őszi félév) email cím: wernermiklos@gmail.com állami ösztöndíjas* önköltséges* Témaleírás: Rendezetlen és korrelált