Phonons and shot noise

Abstract

Sähköinen raekohina riippuu elektronien kokemista vuorovaikutuksista. Erityisesti elektronien ja fononien välinen vuorovaikutus pyrkii vähentämään raekohinaa. Tyypillisesti virran raekohina onkin voimakkaasti vaimentunut makroskooppisissa johteissa, mutta mesoskooppisissa järjestelmissä sen voi havaita. Miten muutos parametrialueiden välillä tapahtuu, riippuu elektroni-fononivuorovaikutuksen muodosta ja voimakkuudesta.

Tämä diplomityö käsittelee elektroni-fononivuorovaikutuksen raekohinaan aiheuttamaa muutosta. Ilmiötä mallinnetaan semiklassisella Boltzmann-Langevin-kuljetusteorialla, joka sopii hyvin elektronien vuorovaikutusten mallintamiseen, mutta jättää huomiotta esimerkiksi kvanttimekaaniset interferenssi-ilmiöt. Työssä käydään läpi ja laajennetaan aiempia tuloksia diffuusin ja yksiulotteisen kuljetuksen tapauksissa, ja kytkentää erityyppisiin fononeihin tutkitaan yksinkertaistettujen mallien avulla. Työ sisältää myös teorian kvalitatiivisen vertailun hiilinanoputkien kohinan mittauksiin.

Tulokset yhtenevät kirjallisuudessa esitettyjen kanssa ja osoittavat kytkennän elektronifononivuorovaikutuksen tarkan muodon ja raekohinan vaimenemisen välillä. Hiilinanoputkien kohinaan vertailussa ilmenee, ettei yksinkertainen teoria kuvaa hyvin pienten jännitteiden aluetta, mutta suurilla jännitteillä kvalitatiiviset tulokset voi periaatteessa ymmärtää. Syinä eroavuuteen pienillä jännitteillä voivat olla malliin kuulumattomat varautumis- ja interferenssi-ilmiöt.