CNRS2008 by liamei12345

VIEWS: 9 PAGES: 21

									Cyril Kazymyrenko, 29 ans                                 concours CNRS 2008
                                                               section 06/03
                                                                   profil:
                                            théorie et simulation pour les expériences réelles


• 2006-…          Post-doc, SPEC CNRS URA 2464 (Saclay)
                  sujet: «Algorithme de calcul des fonctions de Green hors équilibre»
                  en collaboration avec: Xavier Waintal

• 2005 (2 mois)   Chercheur invité : Rutgers University (USA), collab. Lev Ioffe

• 2002-2005       Thèse : LPTHE, Paris VI, directeur de thèse: Benoît Douçot

• 2001-2002       DEA de Physique Théorique
• 1999-2001       Ecole Polytechnique, promotion X-98
• 1995-1999       Maîtrise de Physique, Université de Saint-Pétersbourg (Russie)

Enseignement:     monitorat à Paris VI
2002-2005         TD (64h), TP(80h) et cours de soutien(64h),

                                                                                                 1/13
                         Plan de l’exposé


             Thèse:                                   Post-doc:
Effets d’interférence engendrés           Algorithme de « tricotage » pour
   par la structure en réseau              le calcul de fonction de Green
                                                    hors équilibre




                         Projet de recherche:
              Plate-forme de simulation numérique pour les
                             nanostructures



                                                                             2/13
Thèse: contexte général

   Fils quantiques                                 Jonction Josephson




                                                      Gershenson et al. (Rutgers)
  Dufouleur et al. (LPN)



                                         Réseaux

  Physique multidimensionnelle                          Effet d’interférence quantique

                           Température                           Lien avec
                                                           le groupe de symétrie
        2D                 1D
                                                                                         3/13
Effets d’interférence engendrés par la structure en réseau

     Réseau carré de fils quantiques
         •   Nouvelle approche de groupe de
             renormalisation adaptée au système
             périodique

     Réseau                en présence du champ magnétique

     •       Lien entre le groupe de symétrie et les
             propriétés du transport électronique


     Jonction Josephson                     en information quantique
     •       Modèle de la source quantique du courant
     •       Spectromètre courant-tension des q-bits


                                                                       4/13
   Réseau de losanges (                     )

Expérience: J. Dufouleur, D. Mailly (LPN)            Effet observé:
modèle pour 1D: J.Vidal et al.                       Oscillation de la magnétorésistance




                                                         Résistance  R (]
                                                                              Champ magn. B (Tesla)


 Résultats:
Propriétés physiques sont liées au groupe    TOUS les états du système sont localisés
de symétrie du réseau
                                             Appariement d’électrons  délocalisation

                                             Interaction électronique  faibles oscillations

                                                                                                      5/13
    Post-doc: calcul quantique du courant local

  Groupe Quantronique, CEA/Saclay      Groupe de van Wees, Groningen               Novoselov et al.




Contact atomique supraconducteur        Multicouches magnétiques       Effet de Hall dans le Graphène

 Objectif:    Algorithme efficace pour les simulations numériques du transport quantique

            Transport de porteurs de charge                                    Structure complexe
         dans des systèmes physiques différents
                                                                          géométrie arbitraire
                                                                          divers types de matériaux
                  Modèle de liaisons fortes                               plusieurs contacts ohmiques

                                                                                                         6/13
Mise en oeuvre

                                             Fonction de Green Keldysh



                                         Densité,             Conductance,
                                         Courant local…         Bruit …


                  Contacts ohmiques
          INPUT                                         OUTPUT


                    Nouvel algorithme:

                                              Technique de «tricotage»
                                                         =
                                              Fonction de Green récursive
                                                           +
                                                  Équation de Dyson


                                                                            7/13
Post-doc : Interféromètre de Mach Zehnder
                                   Simulation réaliste
Carte de courant
0          max I                                  5 10 6 cm 2 / Vs
                        mobilité
                        densité électronique     ns  10 10 cm 2
                        champs magnétique         B  0.2 T


                         Oscillations Aharanov-Bohm        Mobilité réduite




                                                                              8/13
Post-doc : Effet Hall dans le graphène

             Carte de courant,                  Profil de courant de bord
     quantification de la conductance


                                                                  graphene




                                                                   gaz 2D




                                 0      max I

                                                                             9/13
                               Projet de recherche

  Plate-forme de simulation numérique pour les nanostructures
                            principale application:
          Nanoélectronique et électronique de spin à haute fréquence


                             Trois phases du projet:


Développement du formalisme           Formalisme Keldysh à haute fréquence



Simulation     Simulation complète de la dynamique de renversement de l’aimantation



Expérience virtuelle   Outil de simulation de transport quantique dans les nanostructures

                                                                                            10/13
             Développement du Formalisme de Keldysh
                      à hautes fréquences

        Systèmes hors équilibre                                Formalisme de Keldysh


    Calcul d’une observable (densité e-, courant) au temps t




Mise en œuvre:

 inclure la dépendance en temps des observables
 obtenir les observables en fonction de l’output du code de « tricotage »


                               Systèmes plus réalistes:


          branchés à                                           soumises sous un champ
 une source du courant alternatif                              électromagnétique (laser)
                                                                                           11/13
Application en électronique de spin

 Aimantation                Courant          Courant              Aimantation

    GMR (magnétorésistance géante)             STT (transfert de spin torque)




 Basse résistance       Haute résistance


  Simulation complète de la dynamique des multicouches magnétiques
                            Courant        Aimantation

 Mise en œuvre:

         Code « tricotage »:                     Code du LPS:     Collaboration avec
      dynamique quantique du                      dynamique            J.Miltat
        transport d’électrons                     magnétique        (LPS, Orsay)
                                                                                  12/13
    Outil de simulation pour les expériences réelles

        A Effet Hall Quantique                 1 Jonction graphene-supra
Bruit haute fréquence dans le graphène       Réflexion spéculaire à l’interface
           (C. Glattli, SPEC)                 (A. Braatas, Trondheim, Norvège)

  B Renversement de l ’aimantation
   dans les structures magnétique
           (O. Klein, SPEC)
                                                                      supra

      C Jonction NS épitaxiées
      STM à basse température
           (P.Joyez, SPEC)




                                                  réservoir




                                                                                     réservoir
                                         a
                                         b

                                         c
                                                         2 Conductivité minimale
                                                            dans le graphène
                                                              (V. Falko, Lancaster, UK)



                                                                                                 13/13
                                                 Bilan
Compétences:
Calcul analytique du transport quantique
Simulation de haute performance
Interaction avec les équipes expérimentales

Publications:
 K.Kazymyrenko, B.Douçot « Regular Networks of Luttinger Liquids »
Phys. Rev. B 71, 075110 (2005) (16 pages)
 K.Kazymyrenko, S.Dusuel, B.Douçot «Quantum wire networks with local Z2 symmetry»
Phys. Rev. B 72, 235114 (2005) (16 pages)
 K.Kazymyrenko, X.Waintal « Knit algorithm for calculating Green functions in quantum systems »
Phys. Rev. B 77, 115119 (2007) (7 pages)
 G.Fleury, K.Kazymyrenko, X.Waintal «Persistent currents in one dimension: the other side of Leggett’s theorem »
en préparation

10 communications orales + 3 posters
                                                                                                              14/13
Addon




        15/13
Interface Python « user friendly » …
 V=knit.scalarM(1.)
 Hd=knit.scalarM(0.)
 E=-4+1
 phi=0.
 Lx=5
 Ly=5

 a=knit.rectangle([Lx,3*Ly+2*Lx],[Lx,0],V,Hd)
 a.coller(knit.rectangle([3*Lx,Lx],[0,Ly],V,Hd))
 a.coller(knit.rectangle([3*Lx,Lx],[0,2*Ly+Lx],V,Hd))

 contacts=[]
 contacts.append([knit.unreservoirN(knit.rectangle([Lx,1],[Lx,0],V,Hd),V,phi),"DOWN"])
 contacts.append([knit.unreservoirN(knit.rectangle([Lx,1],[Lx,3*Ly+2*Lx-1],V,Hd),V,phi),"UP"])
 contacts.append([knit.unreservoirN(knit.rectangle([1,Lx],[0,Ly],V,Hd),V,phi),"LEFT"])
 contacts.append([knit.unreservoirN(knit.rectangle([1,Lx],[3*Lx-1,Ly],V,Hd),V,phi),"RIGHT"])
 contacts.append([knit.unreservoirN(knit.rectangle([1,Lx],[0,2*Ly+Lx],V,Hd),V,phi),"LEFT"])
 contacts.append([knit.unreservoirN(knit.rectangle([1,Lx],[3*Lx-1,2*Ly+Lx],V,Hd),V,phi),"RIGHT"])


 ring=knit.systemtotal(a,contacts[0][0])
 for i in range(len(contacts)-1):
    ring.addlead(contacts[i+1][0])

 gas2D.add_white_disorder(ring,0.3,666)

 s=sys.argv[0]
 system.visu2D(ring,s+".systeme")
 os.system("gv "+s+".systeme.eps & ")

 N=41
 for phi_i in range(N):
   phi=+0.6*(float(phi_i)/N)
   gas2D.add_magnetic_flux(ring,contacts,phi)
   s=obs.conductance_matrix(ring,E)
   gg=linear_least_squares(s,array((1.,0.,0.,-1.,0.,0.)))[0]
   print phi,gg[3]-gg[2],gg[5]-gg[4],gg[1]-gg[2],gg[5]-gg[4]

                                                                                                    16/13
 Réseau               : résultats              initial                          final       Interférence
                                                                                            destructive si



 • Construction du groupe de symétrie complet



  • Representation irréductible             Etats localisés (« cage d’Aharonov-Bohm »)
                                                                                                     1D


  • TOUS les états du système sont localisés              Oscillation de la magnétorésistance



Effets d’interaction électronique:

  • Transport des paires d’électrons, mais pas de transition supraconductrice


   • Oscillations de la magnétorésitance sont réduites dans les réseaux 2D
                                                                                                          17/13
Algorithme de tricotage
                               Petits systèmes             Inversion directe
                                 ¼100£100

        SOLUTIONS

                                         Fonction de Green récursive


Barreau avec deux réservoirs



                                      Nouvelle technique de «tricotage»

  Géométrie quelconque
   Plusieurs réservoirs




                                                                               18/13
             Développement du Formalisme de Keldysh
                 en présence du courant alternatif

      Formalisme de Keldysh  méthode la plus adaptée pour les systèmes hors équilibre


 Calcul d’une valeur observable (densité e-, courant) au temps t




Mise en œuvre:

 inclure la dépendance en temps des observables
 obtenir les observables en fonction de la «Matrice de Keldysh»


Systèmes plus complexes:
à courant alternatif
avec le champ électromagnétique
   (effet tunnel assisté par des photons, pompe quantique)
                                                                                     19/13
Application en spintronique
Simulation complète de la dynamique de renversement de        Collaboration avec
          l’aimantation par le transport de spin            J.Miltat (LPS, Orsay)

 complète   =    dynamique du transport
                  d’électrons quantique   +   dynamique
                                              magnétique




                         Basse
                       résistance



 GMR - magnétorésistance géante                 STT – transfère de spin torque

                         Haute
                       résistance



                                                                                    20/13
Theory of the transport degrees of freedom:

                               QUANTUM MECHANICS


    « LANDAUER BUTTICKER »
    SCATTERING THEORY                                 KELDYSH FORMALISM


                                           BOLTZMAN EQUATION             RECURSIVE
                                           (WITH APPROPRIATE QUANTUM     GREEN FUNCTION
                                           BOUNDARY CONDITIONS)          ALGORITHM
    BALLISTIC         EXCHANGE
    SYSTEM            INTERACTION
                                                                       DIFFUSION
                                                                       EQUATION
                SPIN PUMPING

                  DIFFUSIVE SYSTEM
                  (RANDOM MATRIX THEORY)      GENERALIZED
                                               CIRCUIT THEORY
                                                                   ORIGINAL CIRCUIT
                                                                   THEORY

SLONCZEWSKI
ORIGINAL           While the theory is rather developped, the micromagnetic
APPROXIMATION
(WKB)
                   simulations are usually done with the crudest theory
                   (a local form of the original Slonczewski result).
                                                                                      21/13

								
To top