Quench dynamics in interacting and superconducting nanojunctions
- Autores: Rubén Seoane Souto
- Directores de la Tesis: Alfredo Levy-Yeyati (dir. tes.), Álvaro Martín Rodero (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2018
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 279
- Tribunal Calificador de la Tesis: Carlos Tejedor (presid.), Juan Carlos Cuevas Rodríguez (secret.), Rémi Avriller (voc.), Cristián Urbina (voc.), Pablo San José Martín (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Física de la Materia Condensada, Nanociencia y Biofísica por la Universidad Autónoma de Madrid; la Universidad de Murcia y la Universidad de Oviedo
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
- Resumen
Esta tesis está dedicada al análisis del transporte electrónico a través de uniones nanoscópicas. La tesis está centrada en la respuesta temporal de dichas uniones, estudiando no sólo la corriente promedio, sino también sus fluctuaciones que contienen información importante a cerca de los procesos microscópicos. En particular, la tesis se centra en el estudio del régimen coherente, donde los efectos cuánticos de los electrones se manifiestan más claramente. Este estudio es relevante en conexión con la creciente demanda de desarrollar componentes electrónicos más pequeños y rápidos.
En la tesis se analizan los efectos de interacciones y correlaciones superconductoras.
La primera parte de la tesis está dedicada al estudio de los efectos de interacciones localizadas en el régimen transitorio de sistemas nanoscópicos acoplados a electrodos normales. Por simplicidad, el sistema es modelizado por un nivel electrónico acoplado a reservorios electrónicos. El caso no interactuante es estudiado en detalle, desarrollando expresiones exactas para describir los cumulantes de la carga y la corriente a través del sistema. Es importante remarcar que estas expresiones describen las oscilaciones universales a tiempos cortos en los cumulantes de orden alto, medidas experimentalmente. Además, se estudian situaciones que involucran interacciones electrón-fonón y electrón-electrón localizadas en el sistema. Para ello se desarrolla un método autoconsistente que, en combinación con aproximaciones perturbativas, proporciona resultados precisos en el régimen de acoplo débil e intermedio. Para ambos tipos de interacción, la correlación electrónica tiende a destruir la biestabilidad en la carga, predicha por las aproximaciones de campo medio. Además, el régimen polarónico para la interacción electrón-fonón es estudiado a través de una aproximación analítica desarrollada a lo largo de la tesis, encontrando que la interacción tiende a alargar exponencialmente los tiempos de relajación del sistema.
En la segunda parte de la tesis se analiza el caso supeconductor. El transporte electrónico a través del sistema acoplado a electrodos superconductores está controlado por las reflexiones de Andreev que generan estados dentro del gap, llamados estados de Andreev. La aparición de dichos estados, que se produce para un número aproximado de ~3 de reflexiones de Andreev, induce una congelación en la dinámica del sistema que adquiere una población de no equilibrio a tiempos largos. Analizando la estadística de las cargas transferidas a través de la unión, el estado del sistema puede ser inferido. En el caso más simple de una unión con un solo canal, la corriente y el ruido pueden ser usados para determinar el estado del sistema, lo que constituiría una medida menos invasiva con respecto a experimentos recientes en los que acoplan un modo bosónico al sistema. Esta última situación también es analizada en la tesis, encontrando que la probabilidad del sistema de permanecer atrapado en un estado con una cuasipartícula atrapada es ~0.5 incluso para un modo muy débilmente acoplado. Este resultado está en concordancia con las observaciones experimentales. Finalmente, la conexión entre la estadística de cargas transferidas y la teoría de transiciones de fase en equilibrio es también discutida.
