Transport électronique assisté par laser dans des nanojonctions : modélisation théorique

Laser-assisted electron transport in nano-junctions : theoretical modelling

• Auteur / Autrice : Inés Urdaneta
• Direction : Osman Atabek, Vladimiro Mujica
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 11 en cotutelle avec [Universidad central de Venezuela]
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Résumé

Une description théorique du transport électronique dans des nano-jonctions, assistée par laser, est présentée. Nous considérons plusieurs types de systèmes qui incluent une jonction nue électrode-électrode, et également un modèle simple pour une jonction moléculaire, qui est un système électrode-molécule-électrode. Dans ces cas le transport se produit sous l'influence combinée d'un champ statique et d'un champ dépendant du temps représentant le laser. La procédure de dispersion pour le calcul du courant se fait dans une approche de landauer, combiné avec un formalisme de floquet pour inclure les effets du champ dépendant du temps. Deux méthodologies différentes sont employées pour calculer le courant : une qui implique une séparation système-réservoir électronique, et le calcul de l'auto-énergie représentant l'interaction avec l'environnement, et l’autre où le système entier est considéré comme une seule entité. Le calcul est effectué au niveau d'un électron dans la description de la structure moléculaire et également dans le calcul du courant. Une augmentation du courant d’au moins trois ordres de grandeur est obtenue, conséquence de la structure atomique ou moléculaire à l'intérieur de la jonction, par rapport à la jonction nue électrode-électrode. Le modèle présenté peut être complété pour considérer des systèmes plus réalistes, par exemple une structure moléculaire, avec des interactions électron-électron et électron-phonon. Dans sa forme présente le modèle contient une physique très riche, déterminée par l'effet entre le transport d'électron et les phénomènes optiques. Comme tels, ils peuvent être de valeur pour la compréhension et le développement des dispositifs électro-optiques à l’échelle nanométrique.

A theoretical description of laser-assisted electron transport in nano-junctions is presented. We consider several kinds of systems that include a bare electrode-electrode junction and also a simple model for a molecular junction, which is an electrode-molecule- electrode system. In all cases transport occurs under the combined influence of a static voltage bias and a time-dependent field representing the laser. The current is computed within a landauer approach as a scattering process combined with a floquet transformation to include the effects of the time-dependent field. Two different methodologies are used to compute the current: one that involves a system-electronic reservoir separation and the calculation of the self-energy representing the interaction with the environment and another where the entire system is considered as a single entity. The calculation is carried out at the one-electron level both in the description of the molecular structure and also in the computation of the current itself. At least three orders of magnitude enhancement of the current is achieved, as a consequence of the atomic or molecular structure inside the junction, with respect to the bare electrode junction. The model presented here may be extended to consider more realistic systems, e. G. A molecular structure, and include electron-electron and electron-phonon interactions. In its present form contains a very rich physics determined by the interplay between electron transport and optical phenomena. As such it may be of value for the understanding and development of electro-optical devices at the nano-scale.