23443

PHY3 148

دكتري

فيزيك - فيزيك ماده چگال

فيزيك

اسفند ماه 1402

122 ص.

محسن اميني آبچويه

مرتضي سلطاني

بي نظمي , عايق هاي توپولوژيكي , مدل كين-مله , جايگزيدگي اندرسون , حالت هاي لبه اي

در اين رساله پس از معرفي گرافين و مروري بر تاريخچه پژوهش هاي صورت گرفته و نيز بررسي رهيافت هاي به كار گرفته شده ابتدا نقش ناخالصي ها را روي حالت هاي لبه ي مارپيچ بررسي يكنيم همانگونه كه بحث كرديم اين حالت هاي لبه اي در مقابل پراكندگي از ناخالصي مصون هستند اما اين مصونيت به معناي عدم جذابيت حضور ناخالصي در اين سامانه ها نيست. به عنوان مثال در يك مطالعه مشخص شد كه پراكندگي حالت هاي توپولوژيكي از روي ناخالصي ميتواند سبب ايجاد يك باز در تابع موج فرودي شود كه ميتوان از ان در زمينه اطلاعات كوانتومي بهره گرفت.كوانتيزه كردن ررسانايي در حضور نواقص نقطه اي غير مغناطيسي از نتايج حفاظت توپولوژيكي و قفل شدن تكانه ي چرخشي حالت هاي لبه اي مارپيچ در عايق هاي توپولوژيكي دو بعدي است.اين حفاظت عدم ايجاد پس پراكندگي در حالت هاي لبه اي ماپيچ در فاز حال كوانتومي سامانه را تضمين ميكند در اين رساله ما به نبال يافتن رهيافتي بديع براي بر هم زدن اين حفاظت هستيم از اين رو آرايشي از ناخالصي هاي خطي به صورت روي جايگاهي را كه به طور موثر ميتواند حفات توپولوژيكيه حالت هاي لبه اي در مدل كين-مله را بالا ببرد پيشنهاد ميدهيم. در اين مورد يك نانو نوار دسته ي صندلي شامل يك نقص خطي در عرض آن را متصور ميشويم و با بهره گيري از مدل تنگ بست و همچنن رهيافت تابع گرين ناترازمند ضريب عبور سامانه را محاسبه ميكنيم و به نتايج قابل توجهي در ارتباط با فرونشاني رسانايي در انرژي هاي لبه هاي پاييني شكاف انبوهه براي پتانسيل هاي روي جايگاهي مثبت دست مي يابيم پس از آن براي درك بهتر اين رفتار به محاسبات تحليلي مي پردازيم و پيرامون تشكيل يك كانال ناخالصي بحث ميكنيم اين كانال كه بدليل هم پوشاني درون شكافي حالت هاي مقيد يجاد ميشود لبه ي بالايي نوار رابه لبه ي پاييني آن متصل ميكند و در نتيجه ي آن پس پراكندگي را تسهيل ميكند.در پايان اين پژوهش نيز نتايج حاصل را با تحليل چگالي حالت هاي موضعي در نزديكي مكان ناخالصي هاي پژوهش مقايسه و نتيجه گيري مي كنيم.

1403/02/17

همدم نوروزي

Disorder , topological insulators , Kane-Mele model , Anderson localization , edge states

Role of Disorder on the Edge States of Topological Insulators

فيزيك

In this thesis, after introducing graphene and reviewing the history of the researches done as well as the used approaches, we first examine the role of impurity on the helical edge states. As we discussed, these edge states are immune to impurity scattering but this immunity does not mean that the presence of impurity in these systems is not attractive. For example, in one study, it was found that the scattering of the edge states from impurities can create a phase in the incident wave function, which can be used in the field of quantum information that is discussed in details. The quantization of conductance in the presence of non-magnetic point defects is a consequence of topological protection and the spin;momentum locking of helical edge states in two-dimensional topological insulators. This protection ensures the absence of backscattering of helical edge modes. However, our study focuses on exploring a novel approach to distrubt this protection. We propose a linear arrangement of on-site impurities that can effectively lift the topological protection of edge states in the Kane-Mele model. To investigate this phenomenon, we consider an armchair nanoribbon containing a line defect spanning its width. Utilizing the tight-binding model and the non-equilibrium Green’s function method, we calculate the transmission coefficient of the system. Our results reveal a suppression of conductance at energies near the lower edge of the bulk gap for positive on-site potentials. To further comprehend this behavior, we perform analytical calculations and discuss the formation of an impurity channel. This channel arises due to overlap of in-gap bound states linking the bottom edge of the ribbon to its top edge and consequently, facilitating the backscattering. Our explanation is supported by the analysis of the local density of states at sites near the position of impurities.

4