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A partition-free approach to transient and steady-state charge currents

2010
Reports

Résumé

We construct a non-equilibrium steady state and calculate the corresponding current for a mesoscopic Fermi system in the partition-free setting. To this end we study a small sample coupled to a finite number of semi-infinite leads. Initially, the whole system of quasi-free fermions is in a grand canonical equilibrium state. At t = 0 we turn on a potential bias on the leads and let the system evolve. We study how the charge current behaves in time and how it stabilizes itself around a steady state value, which is given by a Landauer-type formula.

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Concepts associés (32)

Courant électrique

Un courant électrique est un mouvement d'ensemble de porteurs de charges électriques, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur. Ces déplacements sont imposés par l'action de la force électromagnétique, dont l'interaction avec la matière est le fondement de l'électricité. On doit au physicien français André-Marie Ampère la distinction entre courant et tension électriques.

Ensemble grand-canonique

En physique statistique, l’ensemble grand-canonique est un ensemble statistique qui correspond au cas d'un système qui peut échanger de l'énergie avec un réservoir externe d'énergie (ou thermostat), ainsi que des particules. Il est donc en équilibre thermodynamique thermique et chimique avec le réservoir d'énergie et de particules. Plus précisément, il s'agit de l'ensemble des « copies virtuelles » (ou répliques fictives) du même système en équilibre avec le réservoir d'énergie et de particules.

Ensemble canonique

En physique statistique, l’ensemble (ou situation) canonique est un ensemble statistique introduit par le physicien américain Josiah Willard Gibbs. Il correspond au cas d'un système physique de volume donné et contenant un nombre fixe de particules, en interaction avec un autre système, appelé réservoir ou thermostat, beaucoup plus grand que le système considéré et avec lequel il peut échanger de l'énergie mais pas de matière. Le thermostat se comporte comme un réservoir supposé infini d'énergie, la réunion des deux systèmes étant considérée comme isolée.

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