Quantum simulations for semiconductor quantum dots: from artificial atoms to Wigner molecules [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Boris Reusch

Quantum Simulations for SemiconductorQuantum Dots:From Arti cial Atoms to Wigner MoleculesI n a u g u r a l - D i s s e r t a t i o nzurErlangung des Doktorgrades derMathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult atder Heinrich-Heine-Universit at Dusseldorfvorgelegt vonBoris Reuschaus WiesbadenDusseldorfim M arz 2003Referent: Prof. Dr. Reinhold EggerKorreferent: Prof. Dr. Hartmut L owenTag der mundlic hen Prufung: 21.05.2003Gedruckt mit der Genehmigung der Mathematisch-NaturwissenschaftlichenFakult at der Heinrich-Heine-Universit at DusseldorfContents1 Introduction 12 Few-electron quantum dots 52.1 The single-electron transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2 Coulomb blockade and capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.3 Model Hamiltonian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.4 Non-interacting eigenstates and shell lling . . . . . . . . . . . . . . . 122.5 Hund’s rule and ground-state spin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.6 Brueckner parameter r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14s2.7 Strongly interacting limit: Wigner molecule . . . . . . . . . . . . . . 142.8 Classical electrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.9 Impurity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.10 Temperature and thermal melting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.11 Few-electron arti cial atoms . . . . . . . . . . . . . . .