Universität zu Köln

Order and transport in interacting disordered low-dimensional systems

Ristivojevic, Zoran (2009) Order and transport in interacting disordered low-dimensional systems. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    The subject of this thesis is order and transport in interacting disordered low-dimensional systems, namely Luttinger liquids and thin superconducting films. The disorder is produced by point impurities in Luttinger liquids and by magnetic dots in thin films. In the second chapter we consider the influence of dissipation on the transport properties of a Luttinger liquid. In the presence of a single impurity we find an exponential suppression of the conductance as a function of applied voltage and temperature at sufficiently low voltages and temperatures. In the third chapter we study a Luttinger liquid in the presence of two impurities and of an external magnetic field. The magnetic field splits the electrons with respect to their spin. We show that this system exhibits spin-filtering effect due to the resonance tunneling effect, which can also be achieved in this particular case, similarly to the case without the field. By tuning a single parameter, one may reach the resonance points when the transmission of spins with one spin-direction is dominating at low temperatures and voltages. The fourth chapter is related to the question of the competition of a periodic and random potential in a Luttinger liquid. The periodic potential alone produces a Mott-insulating state at sufficiently small amount of quantum fluctuations, measured by the interaction parameter K. The random potential alone leads to the Anderson-insulating state for small values of K. In the presence of both potentials and when the interaction is short-ranged, we do not find an intermediate Mott-glass phase, contrary to some studies. The fifth chapter deals with a thin superconducting film with a magnetic dot placed on top of it. We calculate the configurations of vortex-antivortex ground states for such system, finding a diversity of vortex-antivortex states as a function of parameters of the dot. The sixth chapter studies a thin superconducting film covered by magnetic dots of random magnetization. We show that this system is a realization of the two-dimensional XY model with random phase shifts. The latter model helps us to determine the phase diagram of our system.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Gegenstand der vorliegenden Arbeit sind Ordnung und Transport in ungeordneten niedrigdimensionalen Systemen mit Wechselwirkung, wobei der Schwerpunkt auf ungeordneten Luttingerflüssigkeiten und dünnen supraleitenden Filmen liegt. In Luttingerflüssigkeiten ist die Unordnung durch Punktstörstellen realisiert, in dünnen supraleitenden Filmen betrachten wir magnetische Verunreinigungen. Im zweiten Kapitel studieren wir den Einfluß von Dissipation auf die Transporteigenschaften einer Luttingerflüssigkeit. Bei hinreichend niedrigen Temperaturen und äußeren Feldern finden wir, in Gegenwart einer einzelnen Verunreinigung, eine exponentielle Unterdrückung des Leitwertes als Funktion der angelegten Spannung und der Temperatur. Im dritten Kapitel betrachten wir eine Luttingerflüssigkeit in Gegenwart zweier Störstellen und eines zusätzlichen externen magnetischen Feldes. Das Magnetfeld unterteilt die Elektronen hinsichtlich ihres Spins. Wir zeigen, daß dieses System einen Spinfiltereffekt aufweist, der sich aus dem Resonanz-Tunneleffekt ergibt. Durch Abstimmen eines einzelnen Parameters kann man die Resonanzpunkte treffen, an denen bei tiefen Temperaturen und Spanungen die Transmission von Spins einer vorgegebenen Ausrichtung dominiert. Das vierte Kapitel bezieht sich auf die Frage nach dem Gegenspiel eines periodischen und eines Unordnungspotentials in einer Luttingerflüssigkeit. Das periodische Potential allein führt zu einem Mottisolator, wenn die Quantenfluktuationen hinreichend schwach sind. Ein Maß hierfür ist der dimensionslose Luttingerparameter K. Liegt nur ein Unordnungspotential vor, so ergibt sich für kleine Werte von K ein Andersonisolator. In Gegenwart beider Potentiale schließen wir für kurzreichweitige Wechselwirkungen die intermediäre Mottglass-Phase aus, die in anderen Arbeiten postuliert wurde. Mit dünnen supraleitenden Filmen, auf deren Oberseite ein magnetischer Punkt platziert ist, befassen wir uns im fünften Kapitel. Wir berechnen die Konfigurationen von Vortex-Antivortex-Grundzuständen in einem solchen System und finden eine Vielzahl an Vortex-Antivortex-Zuständen in Abhängigkeit der Parameter des Magnetpunktes. Das sechste Kapitel ist dem Studium dünner supraleitender Filme gewidmet, auf denen Magnetpunkte zufälliger Magnetisierung verteilt sind. Es wird gezeigt, daß solche Systeme Realisierungen des zweidimensionalen XY-Modells mit stochastischer Phase darstellen. Dieses Modell erweist sich als hilfreich bei der Bestimmung des Phasendiagramms für unser System.German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Ristivojevic, Zoranzoran@thp.uni-koeln.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-28345
    Subjects: Physics
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Luttingerflüssigkeit , supraleitender Film , Dissipation , Unordnung , TransportGerman
    Luttinger liquid , superconducting film , dissipation , disorder , transportEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Institut für Theoretische Physik
    Language: English
    Date: 2009
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 02 July 2009
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 22 Sep 2009 12:19:17
    Referee
    NameAcademic Title
    Nattermann, ThomasProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2834

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