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Transient noise spectra in mesoscopic systems

Joho, Karsten

German Title: Transiente Rauschspektren in mesoskopischen Systemen

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Abstract

The focus of this thesis is on the time-dependent electronic quantum noise in nanostructures. Both basic models of mesoscopic physics considered in this context are exactly solvable and constitute effective descriptions of experimentally realizable systems. They consist of a quantum dot that is coupled via quantum tunneling to two electrodes. In one case, the electron-electron interaction is completely neglected, whereas in the other, it is taken into account in a specific manner. On the basis of these models, it is shown by means of the Schwinger-Keldysh formalism how the current noise approaches its steady state after an abrupt change of a system parameter and in what respect this behavior differs qualitatively from the time evolution of the current itself. Moreover, the first steps toward the treatment of a related problem - the time-dependent heat noise - are presented.

Translation of abstract (German)

Im Zentrum der vorliegenden Arbeit steht das zeitabhängige elektronische Quantenrauschen in Nanostrukturen. Die beiden hierbei betrachteten, grundlegenden Modelle der mesoskopischen Physik sind exakt lösbar und stellen gleichzeitig effektive Beschreibungen experimentell realisierbarer Systeme dar. Diese bestehen aus einem Quantenpunkt, der über den quantenmechanischen Tunneleffekt an zwei Elektroden gekoppelt ist. Im einen Fall wird die Elektron-Elektron Wechselwirkung vollständig vernachlässigt, während sie im anderen auf spezielle Weise Berücksichtigung findet. Anhand dieser Modelle wird unter Verwendung des Schwinger-Keldysh Formalismus exemplarisch aufgezeigt, wie das Stromrauschen nach abrupter Änderung eines Systemparameters seinem stationären Zustand zustrebt und in welcher Hinsicht sich dieses Verhalten qualitativ von der zeitlichen Entwicklung des Stromes unterscheidet. Überdies werden erste Schritte zur Behandlung eines verwandten Problems - das des transienten Wärmerauschens - vorgestellt.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Komnik, Prof. Dr. Andreas
Date of thesis defense: 8 February 2013
Date Deposited: 28 Feb 2013 08:23
Date: 2013
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute for Theoretical Physics
Subjects: 530 Physics
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