Wydział Fizyki (WF)/Faculty of Physics
Permanent URI for this community
Browse
Browsing Wydział Fizyki (WF)/Faculty of Physics by Author "Barnaś, Józef. Promotor"
Now showing 1 - 5 of 5
Results Per Page
Sort Options
Item Charge and spin transport through magnetic molecules(2010-04-06T06:53:50Z) Misiorny, Maciej; Barnaś, Józef. PromotorDue to their peculiar physical properties such as an energy barrier for the spin reversal or long spin relaxation times, single-molecule magnets (SMMs) are inherently predestined for applications in novel molecular electronic and spintronic devices. The following thesis is devoted to studying transport properties of such molecules, with the main emphasis laid on discussing how the flow of spin-polarized current through a SMM can affect the magnetic state of the molecule. The system under investigation consists of a SMM bridged between two metallic, ferromagnetic electrodes with collinear magnetic moments. Furthermore, electronic transport is assumed to take place via the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level of the molecule. I show that due to exchange interaction between an electron occupying the LUMO level and the SMM's core spin, during tunneling of spin-polarized electrons through a molecule one can observe an effect analogous to the current-induced magnetic switching (CIMS) phenomenon, known from other magnetic systems, for instance, nanowires or spin valves. The origin of the CIMS mechanism in SMMs stems from angular momentum transfer between a spin-polarized current and the molecule, and it allows for manipulating the SMM's spin state without application of an external magnetic field. I also focus on studying dynamical aspects of the magnetic switching mechanism, together with other spin effects that can arise in the situation under consideration. Finally, I analyze the possibility of employing a pulse of circularly polarized electromagnetic radiation for stimulating the mechanism of CIMS.Item Indukowana prądem dynamika spinowa w zaworach spinowych(2011-12-19T09:30:14Z) Baláž, Pavel; Barnaś, Józef. PromotorW dysertacji rozpatrzono problem spinowo-zależnego transportu elektronów oraz indukowaną prądem dynamikę w metalicznych zaworach spinowych. Dynamika namagnesowania badana jest za pomocą symulacji numerycznych opartych na równaniu Landau-Lifshitza-Gilberta oraz na modelu spinowo-zależnego transportu dyfuzyjnego. Dynamika magnetyczna badana jest w różnych strukturach takich jak zawory spinowe pojedyncze i podwójne, zawory z prostopadłym polaryzatorem oraz ze złożoną warstwą swobodną. Badania skupiają się na możliwościach indukowanego prądem przełączania namagnesowania oraz indukowanej prądem precesji magnetycznej bez zewnętrznego pola magnetycznego. Ponadto, badane są także nieliniowe efekty magnetooporowe w podwójnych zaworach spinowych oraz indukowany prądem moment siły działający na ściankę domenową typu Neela.Item Spinowe efekty w transporcie termoelektrycznym przez układy kropek kwantowych(2017) Karwacki, Łukasz; Barnaś, Józef. PromotorSpinowy efekt Seebecka jest obecnie uważany za jeden z najbardziej efektywnych sposobów uzyskiwania prądu spinowego. W niniejszej rozprawie rozważany jest ładunkowy i spinowy efekt Seebecka w układach kropek kwantowych. Szczególną uwagę poświęcono wpływowi zjawiska blokady kulombowskiej i zjawisk interferencji kwantowej na efekty termoelektryczne. Rozprawa została podzielona na trzy części, w których rozważane są różne reżimy transportowe w układach kropek kwantowych: kulombowski, Kondo oraz słabego sprzężenia. W reżimie kulombowskim rozważono układ pojedynczej oraz dwóch kropek kwantowych połączonych z elektrodami magnetycznymi. Ponadto uwzględniono sprzężenie spinowo-orbitalne Rashby jako jeden z efektów stosowanych do manipulacji przepływem prądu spinowego w nanostrukturach. W drugiej części opisano powyższe układy w reżimie silnych korelacji pomiędzy kropką lub układem dwóch kropek a elektrodami, czyli tzw. reżimem Kondo. Pokazano możliwość uzyskania większej efektywności termoelektrycznej w wyniku zajścia efektów interferencyjnych. W ostatniej części rozważono kropkę kwantową połączoną z elektrodami metalicznymi oraz wykonanymi z izolatora magnetycznego. W układzie tym pokazano możliwość konwersji wywołanego różnicą temperatur prądu spinowego przenoszonego przez elektrony na prąd spinowy przenoszony przez kwanty fal spinowych, czyli magnony.Item Spinowy efekt Halla(2013-06-06) Dyrdał, Anna; Barnaś, Józef. PromotorPrzedmiotem rozprawy są teoretyczne badania spinowego efektu Halla (SEH) w wybranych modelowych układach takich jak dwuwymiarowy gaz elektronowy, grafen i silicen oraz półprzewodniki IV-VI. W obliczeniach wykorzystano formalizm funkcji Greena (teoria liniowej odpowiedzi, diagramy Feynmana, formalizm Keldysha - metoda równań kinetycznych). Zbadano topologiczny wkład do SEH w dwuwymiarowym gazie elektronowym ze stałym oddziaływaniem Rashby i Dresselhausa oraz przeanalizowano jak domieszki wpływają na spinowe przewodnictwo holowskie w tym układzie. Rozważono także wpływ fluktuacji pola Rashby na SEH w dwuwymiarowym gazie elektronowym. W przypadku atomowej monowarstwy grafenu zbadano wkład topologiczny do spinowego przewodnictwa holowskiego pochodzący od tzw. wewnętrznego oddziaływania spin-orbita oraz od oddziaływania spin-orbita Rashby. W przypadku pojedynczej warstwy grafenu zbadano również wpływ fluktuacji pola Rashby na SEH. Pokazano, że w silicenie oraz podwójnej warstwie grafenu z wewnętrznym oddziaływaniem spin-orbita obserwuje się, w wyniku przyłożenia napięcia bramkującego, przejście od tzw. fazy spinowego izolatora do fazy konwencjonalnego izolatora. Ostatnia część rozprawy dotyczy półprzewodników IV-VI, które należą do klasy spinowych izolatorów.Item Wpływ efektów interferencyjnych i korelacji kulombowskich na transport elektronowy przez układy kropek kwantowych(2011-06-27T11:30:21Z) Trocha, Piotr; Barnaś, Józef. PromotorRozprawa doktorska opisuje pewne aspekty zjawisk transportowych w układach kropek kwantowych, a dokładniej, poświęcona jest efektom interferencji kwantowej i oddziaływań kulombowskich w transporcie cieplnym i elektronowym przez kropki kwantowe. Praca złożona jest z dziesięciu rozdziałow, z których pierwszy jest rodzajem wprowadzenia do transportu przez kropki kwantowe. W rozdziale tym opisane zostały rodzaje i podstawowe własności kropek kwantowych oraz wybrane modele transportu. Kolejene rozdziały stanowią głowny trzon pracy, ktory można podzielić na trzy główne części.Część pierwsza, zawierająca rozdziały 2-4, dotyczy zjawisk transportu w układach dwóchi trzech kropek kwantowych dołączonych do ferromagnetycznych elektrod. W rozdziałach 2-3 opisane zostały rezonanse Fano i Dicke oraz wpływ oddziaływań kulombowskich na transport przez te układy. Wyniki prezentowane w rozdziałach 2 i 3 uzyskano przy użyciu metody nierownowagowych funkcji Greena. W ogólności, prezentowane wyniki dotyczą zarówno odpowiedzi liniowej, jak i sytuacji nierównowagowej. Przeanalizowano również wpływ konfiguracji magnetycznej elektrod na transport przez rozpatrywane układy. Rozdział 4 dotyczy spinowo-zależnego transportu przez układ dwóch kropek kwantowych w zakresie słabego sprzężenia z elektrodami. Prezentowane wyniki zostały otrzymane przy użyciu metody diagramow przedstawionej w pierwszej części rozdziału 4. Prezentowane wyniki dotyczą układu dwóch kropek w różnych geometriach – od szeregowej do rownoległej. W obliczeniach uwzględnione zostały również efekty pośredniego sprzężenia kropek poprzez elektrody. Otrzymane wyniki pokazują, że renormalizacja poziomów kropek kwantowych związana ze sprzężeniem kropek z elektrodami oraz pośrednie oddziaływanie kropek kwantowych odgrywają dużą rolę w transporcie przez układ dwóch kropek kwantowych. Kolejna część rozprawy, składająca się z rozdziałów 5-7, dotyczy spinowego i orbitalnego efektu Kondo w układzie dwóch i/lub trzech kropek kwantowych sprzężonych z metalicznymi elektrodami. Do opisu tego efektu w rozpatrywanych układach kropek kwantowych użyto różnych metod: metoda skalowania, metoda bozonów pomocniczych, metoda nierównowagowych funkcji Greena. W rozdziale 5 opisano spinowy efekt Kondo w układzie dwóch kropek kwantowych połączonych w konfiguracji równoległej. W pierwszej części tego rozdziału przedstawiono istotę efektu Kondo i podano najważniejsze odkrycia dotyczące transportu w reżimie Kondo przez kropkę kwantową. Przedstawione w tym rozdziale wyniki otrzymano stosując metodę bozonów pomocniczych, która jest dokładnie opisana w części 5.2. Otrzymane rezultaty pokazują, że w powstawaniu rezonansu Dicke-Kondo kluczową rolę odgrywa pośrednie oddziaływanie kropek kwantowych poprzez elektrody. Rozdział 6 jest poświęcony efektowi Dicke-Kondo w układzie trzech kropek kwantowych, z których tylko jedna z kropek jest dołączona do metalicznych elektrod i tylko na tej kropce występują oddziaływania kulombowskie. Rozdział 7 dotyczy orbitalnego efektu Kondo w układzie dwóch kropek kwantowych dołączonych do zewnętrznych elektrod. W pierwszej części tego rozdziału analizowany jest transport w reżimie Kondo przez układ dwóch kropek kwantowych, z których każda posiada własną parę elektrod transportowych. W części 7.2 opisano skalowanie poziomów energetycznych kropek kwantowych oraz wyznaczono temperaturę Kondo dla rozważanego modelu. Konduktancja liniowa została wyznaczona przy użyciu metody bozonow pomocniczych. Do opisu sytuacji nierównowagowej użyto natomiast metody nierównowagowych funkcji Greena, a otrzymane wyniki przedstawiono w części 7.4. Pokazano, że asymetria sprzężenia układu kropek z elektrodami prowadzi do rozszczepieniazero-napięciowej anomalii Kondo. W kolejnej części rozdziału 7 opisano wpływ procesów niediagonalnych na orbitalny efekt Kondo. Przedstawione wyniki sugerują możliwość obserwacji efektu Dicke-Kondo i efektu Fano-Kondo w układzie dwóch kropek kwantowych dołączonych do wspólnych elektrod. Również dla tego przypadku zostało przeprowadzone skalowanie poziomów energetycznych, oraz wyznaczono temperaturę Kondo.Rozdziały 8-10 tworzą trzecią część rozprawy. W rozdziale 8 opisany jest transport przez układ dwóch kropek kwantowych dołączonych do elektrod ferromagnetycznych (bądź niemagnetycznych) i jednej elektrody nadprzewodzącej. Przedstawione wyniki zostały otrzymane za pomocą metody nierównowagowych funkcji Greena. Analiza transportu została ograniczona do tzw. reżimu Andreeva, w którym „zwykłe” procesy tunelowe nie występują. Zbadany został wpływ asymetrii sprzężenia układu kropek do elektrod(y) normalnej i nadprzewodzącej, oddziaływań kulombowskich i magnetyzmu elektrod normalnych na tunelowanie Andreeva w rozważanym układzie, który można nazwać generatorem par Coopera. Kolejny rozdział poświęcony jest efektom termoelektrycznym w układzie, którego model został przedstawiony w rozdziale 2. W szczególności, został tam zbadany wpływ interferencji typu Fano, oddziaływań kulombowskich oraz ferromagnetyzmu elektrod na efektywność termoelektryczną rozważanego układu. W rozdziale 10 opisane zostały dudnienia w charakterystykach transportowych układu dwóch kropek sprzężonych do zewnętrznych elektrod wykonanych z metalu niemagnetycznego lub ferromagnetycznego, do których przyłożone jest napięcie ładunkowe lub spinowe. Metoda użyta do opisu zależnego od czasu transportu przez rozważany układ włącza do równania ruchu dla macierzy gęstości technikę nierównowagowych funkcji Greena oraz metodę bozonów pomocniczych. Prezentowane wyniki zostały otrzymane w przybliżeniu słabego sprzężenia kropek z elektrodami i wykorzystaniu rozwinięcia gradientowego. Na końcu rozdziału 10 przedstawiono również potencjalne zastosowania opisywanego układu.