Méthodes Analytique et Numérique dans l’Effet Hall Quantique Fractionnaire et Rôle du Spin des Électrons - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2018

Méthodes Analytique et Numérique dans l’Effet Hall Quantique Fractionnaire et Rôle du Spin des Électrons

Analytical and Numeric Methods in the Fractional Quantum Hall Effect and the Role of the electron spin

Résumé

This thesis is a contribution to the study of the properties for two-dimensional electrons subjected to a strong magnetic field. The effects of the interactions between the electrons of twodimensional gas were completely studied in the ground and excited states, they are at the origin of the fractional quantum Hall effect (FQHE). Let us consider, the first is the analytical method and the second consists of the exact numerical diagonalization to obtain the energies of the systems of several electrons with the fillings factors 1/3, 1/5, 1/7 and 2/5. The energy of the ground and excited states of the FQHE of Ne electrons in the disk geometry were resolved by Laughlin and Jain. They showed that the form of the wave function of this system expressed in terms of Slater determinants. The fractional charge in the lowest Landau level (LLL) interacting via the Coulomb interaction, where its energies are obtained by the analytical method. More near to the experimental conditions, by using the decomposition of the Coulomb interaction of the short-range on the Haldane pseudopotentials, where they decompose any interaction V(r) with two fractional charge into a sum of its projections Vm on the sectors of relative angular momenta, which is to be solved in the LLL obtained by exact numerical diagonalisation. Finally, we studied the interaction energy per particle of the Laughlin wave function and that of the excited composite fermions (CF) for several systems at υ = 1/3 and the correspondence between the FQHE and the IQHE. Then we introduced the Moore-Read "Pfaffian" wave function to describe the 5/2 state in the second Landau level (SLL).
Cette thèse est une contribution à l'étude des propriétés d'un gaz électronique bidimensionnel soumis à un champ magnétique très intense. Les effets des interactions entre les électrons du gaz bidimensionnel en présence d'un champ magnétique, ont été complètement étudiés dans l'état fondamental et l'état excité, ils sont à l'origine de l'effet Hall quantique fractionnaire (EHQF). Nous considérons deux approches différentes, la première est la méthode analytique et la seconde consiste en la diagonalisation numérique exacte pour obtenir les énergies d'un système de plusieurs électrons à des facteurs de remplissages 1/3, 1/5, 1/7 et 2/5. L'énergie des états fondamental et excité de l'EHQF de Ne électrons dans la géométrie du disque ont été abordées par Laughlin et Jain. Ils ont montré que la forme de la fonction d'onde de ce système est exprimée en termes de déterminant de Slater. Les charges fractionnaires occupant le plus bas niveau de Landau (PBNL) interagissent via l'interaction de Coulomb, où ces énergies sont obtenues par la méthode analytique. Plus proche des conditions expérimentales, en utilisant la décomposition de l’interaction de Coulomb de courte portée sur les pseudopotentiels de Haldane, où elle décompose toute interaction de deux charges fractionnaires V(r) en une somme de projections sur les secteurs de moments angulaires relatifs Vm, que l’on a déterminé dans le PBNL obtenu par diagonalisation numérique exacte. Enfin, nous avons étudié l'énergie d'interaction par particule de la fonction d'onde de Laughlin et celle des fermions composites (FC) excités de plusieurs systèmes à υ = 1/3 et la correspondance entre l'EHQF et l'effet Hall quantique entier (EHQE). Puis, nous avons introduit la fonction d'onde "Pfaffien" de Moore-Read pour décrire l'état 5/2 dans le second niveau de Landau (SNL).
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tel-01939713 , version 1 (29-11-2018)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01939713 , version 1

Citer

Mohammed Ahmed Ammar. Méthodes Analytique et Numérique dans l’Effet Hall Quantique Fractionnaire et Rôle du Spin des Électrons. Physique Quantique [quant-ph]. Université de Tlemcen, 2018. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01939713⟩
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