Шум
<<  Воздействие музыки на организм человека Проект на тему: «негативное влияние шума на здоровье человека»  >>
Образовательный семинар Дробовой шум в мезоскопических контактах
Образовательный семинар Дробовой шум в мезоскопических контактах
План доклада
План доклада
Введение
Введение
Введение
Введение
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Теория
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Выводы
Выводы
Список использованной литературы
Список использованной литературы
Приложение 1. Вывод формулы Найквиста
Приложение 1. Вывод формулы Найквиста
Приложение 1. Вывод формулы Найквиста
Приложение 1. Вывод формулы Найквиста
Приложение 2. Одноканальный результат Резникова
Приложение 2. Одноканальный результат Резникова
Приложение 3. Коэффициенты прохождения в квантовом точечном контакте
Приложение 3. Коэффициенты прохождения в квантовом точечном контакте
Приложение 4. Туннельный барьер
Приложение 4. Туннельный барьер
Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)
Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)
Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)
Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)
Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)
Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)
Приложение 6. 1/3 подавление шума в диффузном контакте
Приложение 6. 1/3 подавление шума в диффузном контакте
Приложение 7. Измерение заряда квазичастиц в дробном квантовом эффекте
Приложение 7. Измерение заряда квазичастиц в дробном квантовом эффекте
Приложение 7. Измерение заряда квазичастиц в дробном квантовом эффекте
Приложение 7. Измерение заряда квазичастиц в дробном квантовом эффекте
Приложение 8. Классический вывод формулы Ландауэра для среднего
Приложение 8. Классический вывод формулы Ландауэра для среднего

Презентация: «Дробовой шум в мезоскопических контактах». Автор: hai. Файл: «Дробовой шум в мезоскопических контактах.ppt». Размер zip-архива: 1815 КБ.

Дробовой шум в мезоскопических контактах

содержание презентации «Дробовой шум в мезоскопических контактах.ppt»
СлайдТекст
1 Образовательный семинар Дробовой шум в мезоскопических контактах

Образовательный семинар Дробовой шум в мезоскопических контактах

Аспирант ИФМ РАН Хаймович Иван, Научный руководитель д.ф.-м.н. Мельников А.С. ИФМ РАН

Учреждение Российской академии наук Институт физики микроструктур РАН

Нижний Новгород 2012 г.

2 План доклада

План доклада

Введение Спектральная плотность тока Типы шумов в электронных приборах Тепловой шум Дробовой шум Фликкер-шум Теория Формула Ландауэра для кондактанса Одноканальная формула для равновесного шума в мезоскопических контактах Полная формула для равновесного шума в мезоскопических контактах Эксперимент Проблемы измерения Подтверждение мезоскопических формул

Всего слайдов: 29

2

3 Введение

Введение

Спектральная плотность тока

Автокорреляционная функция (стационарный процесс) Спектральная плотность шумового тока Типы шумов по спектру Белый шум Фликкер (1/f) шум …

Всего слайдов: 29

3

4 Введение

Введение

Типы шумов.

Тепловой шум (??0) Равновесный шум Джонсона-Найквиста ? – температура Дробовой шум (q?0) Формула Пуассона Фликкер-шум (редкие выбросы) Другие типы шумов Шум генерации-рекомбинации Взрывной шум (случайный телеграфный сигнал) …

Shottky Ann. Phys. (Leipzig) 57, 16432 (1918)

M.B. Johnson, Phys. Rev. 29, 367 (1927); H. Nyquist, Phys. Rev. 32, 110 (1928)

Всего слайдов: 29

4

5 Теория

Теория

Рассматриваемая система.

Равновесная система Вырожденный газ электронов Линейный отклик системы

Управляемая проводимость (число каналов)

R.Landauer, IBM J. Res. Dev. 1, 233 (1957); 32, 306 (1988)

Всего слайдов: 29

5

6 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Th.Martin, R.Landauer, PRB 45, 1742 (1992)

Всего слайдов: 29

6

7 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Q (k,?) – случайная величина с распределением вероятностей W (t1=|t1|2)

W

Q(k,?)

fLfR

0

fL(1-fR) T1

e

Q(k,?)=0

fL(1-fR) (1-T1)

0

(1-fL)fR T1

-e

(1-fL)fR (1-T1)

0

(1-fL)(1-fR)

0

Th.Martin, R.Landauer, PRB 45, 1742 (1992)

Всего слайдов: 29

7

8 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Q (k,?) – случайная величина с распределением вероятностей W (t1=|t1|2)

W

Q(k,?)

fLfR

0

fL(1-fR) T1

e

Q(k,?)=e

fL(1-fR) (1-T1)

0

(1-fL)fR T1

-e

eik x

t1 eik x

(1-fL)fR (1-T1)

0

(1-fL)(1-fR)

0

T1=|t1|2

Th.Martin, R.Landauer, PRB 45, 1742 (1992)

Всего слайдов: 29

8

9 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Q (k,?) – случайная величина с распределением вероятностей W (t1=|t1|2)

W

Q(k,?)

fLfR

0

fL(1-fR) T1

e

Q(k,?)=0

fL(1-fR) (1-T1)

0

(1-fL)fR T1

-e

r1 e-ik x

eik x

(1-fL)fR (1-T1)

0

(1-fL)(1-fR)

0

1-T1=|r1|2

Th.Martin, R.Landauer, PRB 45, 1742 (1992)

Всего слайдов: 29

9

10 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Q (k,?) – случайная величина с распределением вероятностей W (t1=|t1|2)

W

Q(k,?)

fLfR

0

fL(1-fR) T1

e

Q(k,?)=-e

fL(1-fR) (1-T1)

0

(1-fL)fR T1

-e

t1' e-ik x

e-ik x

(1-fL)fR (1-T1)

0

(1-fL)(1-fR)

0

T1=|t1’|2

Th.Martin, R.Landauer, PRB 45, 1742 (1992)

Всего слайдов: 29

10

11 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Q (k,?) – случайная величина с распределением вероятностей W (t1=|t1|2)

W

Q(k,?)

fLfR

0

fL(1-fR) T1

e

Q(k,?)=0

fL(1-fR) (1-T1)

0

(1-fL)fR T1

-e

r1' eik x

e-ik x

(1-fL)fR (1-T1)

0

(1-fL)(1-fR)

0

1-T1=|r1’|2

Th.Martin, R.Landauer, PRB 45, 1742 (1992)

Всего слайдов: 29

11

12 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Q (k,?) – случайная величина с распределением вероятностей W (t1=|t1|2)

W

Q(k,?)

fLfR

0

fL(1-fR) T1

e

Q(k,?)=0

fL(1-fR) (1-T1)

0

(1-fL)fR T1

-e

(1-fL)fR (1-T1)

0

(1-fL)(1-fR)

0

Th.Martin, R.Landauer, PRB 45, 1742 (1992)

Всего слайдов: 29

12

13 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Th.Martin, R.Landauer, PRB 45, 1742 (1992)

Всего слайдов: 29

13

14 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Всего слайдов: 29

14

15 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Q (k,?) – случайная величина с распределением вероятностей W (t1=|t1|2)

W

Q(k,?)

fLfR

0

fL(1-fR) T1

e

fL(1-fR) (1-T1)

0

(1-fL)fR T1

-e

(1-fL)fR (1-T1)

0

(1-fL)(1-fR)

0

Всего слайдов: 29

15

16 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Предел высоких температур – формула Найквиста

Всего слайдов: 29

16

17 Теория

Теория

Одноканальная формула для равновесного шума.

Предел низких температур – дробовой шум

Предел низкой прозрачности барьера – формула Пуассона

Всего слайдов: 29

17

18 Теория

Теория

Общая формула для равновесного шума.

Всего слайдов: 29

18

19 Теория

Теория

Общая формула для равновесного шума.

Сведение многоканального случая к сумме одноканальных

Th.Martin, R.Landauer, PRB 45, 1742 (1992)

Всего слайдов: 29

19

20 Теория

Теория

Общая формула для равновесного шума.

Итоговая многоканальная формула

Предел высоких температур – формула Найквиста

Всего слайдов: 29

20

21 Теория

Теория

Общая формула для равновесного шума.

Итоговая многоканальная формула

Предел низких температур – дробовой шум

Предел низкой прозрачности барьера – формула Пуассона

Всего слайдов: 29

21

22 Теория

Теория

Частные случаи.

Низкие температуры – формула дробового шума Линейность по напряжению (току) Фактор подавления шумов в высокопрозрачных системах (фактор Фано): Одноканальный предел F=1-T1

Всего слайдов: 29

22

23 Эксперимент

Эксперимент

Трудности измерения дробового шума.

Нелинейность ВАХ Разогрев электронов полем Выделение на фоне других шумов: Теплового шума Фликкер-шума Шумов усилителей

Всего слайдов: 29

23

24 Эксперимент

Эксперимент

Трудности измерения дробового шума.

Низкие напряжения (линейность ВАХ, без разогрева) Низкие температуры(избавление от тепловых шумов) Синхронное детектирование (от фликкер-шума): Модуляция входного сигнала Усиление выходного сигнала Умножение выходного сигнала на модулирующий Обужение частотной полосы (фильтрация) НО: частота модуляции меньше частоты «завала» дробового шума (?<?cutoff) Корреляционный сигнал от независимых усилителей

Всего слайдов: 29

24

25 Эксперимент

Эксперимент

Цель измерения.

Reznikov et al PRL 75, 3340 (1995) экспоненциальная формула для Tn Проверка формулы T(1-T) – всплески шумов на переходах между плато по напряжению затвора Линейность шума по напряжению «исток-сток»

Глазман, Лесовик, Хмельницкий, Шехтер Письма в ЖЭТФ 48, 218 (1988) Buttiker PRB 41, 7906 (1990)

Всего слайдов: 29

25

26 Эксперимент

Эксперимент

Результаты.

Сравнение с экспериментом (Резников)

Reznikov et al PRL 75, 3340 (1995)

Всего слайдов: 29

26

27 Эксперимент

Эксперимент

Цель измерения.

Kumar et al PRL 76, 2778 (1996)

Независимость спектральной плотности от частоты Линейность шума по напряжению «исток-сток» в одноканальном пределе Переход от подавленного к классическому дробовому шуму

Всего слайдов: 29

27

28 Эксперимент

Эксперимент

Результаты.

Сравнение с экспериментом (Kumar)

Kumar et al PRL 76, 2778 (1996)

Всего слайдов: 29

28

29 Выводы

Выводы

Дробовой шум в мезоскопических контактах подавлен по сравнению баллистическими системами (фактор Фано) Хорошее согласие с экспериментом Линейность по напряжению «исток-сток» «Всплески» по напряжению на затворе (1-T1)-подавление в одноканальном пределе

Всего слайдов: 29

29

30 Список использованной литературы

Список использованной литературы

Обзоры и книги Ya. M. Blanter, M. Buttiker, Phys. Rep. 336, 1 (2000) [arXiv: cond-mat/9910158v2] M. J. M. de Jong, C. W. J. Beenakker "Mesoscopic Electron Transport," edited by L.L. Sohn, L.P. Kouwenhoven, and G. Schoen, NATO ASI Series Vol. 345 (Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1997), pp. 225-258 [arXiv: cond-mat/ 9611140v1] С.М. Рытов «Введение в статистическую радиофизику», том 1, 1976 А. Ван дер Зил «Шум. Источники, описание, измерение», 1973 М. Букингем «Шумы в электронных приборах и системах», 1986 S. Datta “Electronic Transport in Mesoscopic Systems”, 1999 Классические формулы Формула Ландауэра – R.Landauer, IBM J. Res. Dev. 1, 233 (1957); 32, 306 (1988) ФДТ – Ландау, Лифшиц, том 5 «Статистическая физика. Часть 1» Тепловой шум – (эксп.) M.B. Johnson, Phys. Rev. 29, 367 (1927); – (теор.) H. Nyquist, Phys. Rev. 32, 110 (1928) Дробовой шум – W. Shottky, Ann. Phys. (Leipzig) 57, 16432 (1918) Эксперименты Квантование кондактанса – B.J. van Wees et al., PRL 60, 848 (1988) Дробовой шум в мезоскопических контактах – M.Reznikov et al., PRL 75, 3340 (1995); A. Kumar et al., PRL 76, 2778 (1996); … Подход волновых пакетов к вычислению шума Th.Martin, R.Landauer, PRB 45, 1742 (1992)

Всего слайдов: 29

30

31 Приложение 1. Вывод формулы Найквиста

Приложение 1. Вывод формулы Найквиста

P(?,?) ?? - мощность источника теплового шума в каждом из сопротивлений R при данной температуре ? и в полосе частот ?? =??/2?.

2P(?,?)?? L/2?v - энергия, запасённая в линии длины L. v – фазовая скорость распространения волн (?<< v/L). Замыкание контактов – вся запасённая энергия в стоячих волнах kn=?n/L и ?n=?vn/L.

К основному тексту

С.М. Рытов «Введение в статистическую радиофизику», том 1, 1976

Всего слайдов: 29

31

32 Приложение 1. Вывод формулы Найквиста

Приложение 1. Вывод формулы Найквиста

Флутуационный ток в цепи через случайные ЭДС шумов

Спектральная плотность напряжений и токов в ?>0 Мощность, выделяемая на одном резисторе

К основному тексту

С.М. Рытов «Введение в статистическую радиофизику», том 1, 1976

Всего слайдов: 29

32

33 Приложение 2. Одноканальный результат Резникова

Приложение 2. Одноканальный результат Резникова

SI =2eI (1-T1)

Возможные причины Кулоновское отталкивание Подавление SI - уменьшение непругой длины свободного пробега

К основному тексту

Всего слайдов: 29

33

34 Приложение 3. Коэффициенты прохождения в квантовом точечном контакте

Приложение 3. Коэффициенты прохождения в квантовом точечном контакте

Сужение в виде седлового потенциала V(x,y) Поперечные моды – функции Эрмита Продольная задача рассеяния Коэффициенты туннелирования зависят от уровня Ферми

Buttiker PRB 41, 7906 (1990)

К основному тексту

Всего слайдов: 29

34

35 Приложение 4. Туннельный барьер

Приложение 4. Туннельный барьер

Предел низкой прозрачности барьера – независимость от параметров образца

К основному тексту

Всего слайдов: 29

35

36 Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)

Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)

Сопротивление контакта без рассеивателей Формула Ландауэра (1 рассеиватель для всех каналов) 2 последовательных рассеивателя

К основному тексту

Всего слайдов: 29

36

37 Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)

Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)

Сопротивление контакта без рассеивателей Формула Ландауэра (2 рассеивателя) Последовательное соединение сопротивлений

К основному тексту

Всего слайдов: 29

37

38 Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)

Приложение 5. Закон Ома в мезоскопических контактах (N каналов)

Формула Ландауэра (M рассеивателей)

Закон Ома (L>>L0)

Эксперимент Ю.В. Шарвин, Н.Л. Богатина ЖЭТФ 29, 419 (1969)

К основному тексту

Всего слайдов: 29

38

39 Приложение 6. 1/3 подавление шума в диффузном контакте

Приложение 6. 1/3 подавление шума в диффузном контакте

Lсв<<l<<l?

Диффузионный транспорт lсв<<L<<l? Дробовой шум при низких температурах Длины локализации ?n различны для разных каналов. Равномерное распределение 1/?n как случайных величин от n

Неупругий транспорт L>l?

Beenakker, Buttiker PRB 46, 1889 (1992)

К основному тексту

Всего слайдов: 29

39

40 Приложение 7. Измерение заряда квазичастиц в дробном квантовом эффекте

Приложение 7. Измерение заряда квазичастиц в дробном квантовом эффекте

Холла

Геометрия Холловского мостика с рассеивателем Режим дробного квантового эффекта Холла Эффективный заряд квазичастиц

Blanter, Buttiker Phys. Rep. 336, 1 (2000).

К основному тексту

Всего слайдов: 29

40

41 Приложение 7. Измерение заряда квазичастиц в дробном квантовом эффекте

Приложение 7. Измерение заряда квазичастиц в дробном квантовом эффекте

Холла

Спектральная плотность шумов Режим квантового эффекта Холла Дробный квантовый эффект Холла

Blanter, Buttiker Phys. Rep. 336, 1 (2000).

К основному тексту

Всего слайдов: 29

41

42 Приложение 8. Классический вывод формулы Ландауэра для среднего

Приложение 8. Классический вывод формулы Ландауэра для среднего

кондактанса.

К основному тексту

Всего слайдов: 29

42

«Дробовой шум в мезоскопических контактах»
http://900igr.net/prezentacija/ekologija/drobovoj-shum-v-mezoskopicheskikh-kontaktakh-239048.html
cсылка на страницу

Шум

7 презентаций о шуме
Урок

Экология

30 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по экологии > Шум > Дробовой шум в мезоскопических контактах