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Local Non-equilibrium Distribution of Charge Carriers in a Phase-Coherent Conductor

Published in Comptes Rendus de l'Académie des Sciences. IIB, Mechanics-Physics-Astronomy. 1999, vol. 327, no. 9, p. 877-884
Abstract We use the scattering matrix approach to derive generalized Bardeen-like formulae for the conductances between the contacts of a phase-coherent multiprobe conductor and a tunneling tip which probes its surface. These conductances are proportional to local partial densities of states, called injectivities and emissivities. The current and the current fluctuations measured at the tip are related to an effective local non-equilibrium distribution function. This distribution function contains the quantum-mechanical phase-coherence of the charge carriers in the conductor and is given as products of injectivities and the Fermi distribution functions in the electron reservoirs. The results are illustrated for measurements on ballistic conductors with barriers and for diffusive conductors.
Abstract Nous utilisons la matrice de diffusion pour dériver des formules de Bardeen qui décrivent la conductance entre les contacts d'un conducteur mésoscopique à plusieurs contacts et un microscope à effet tunnel. Ces conductances sont proportionnelles à des densités d'états locales partielles, nommées injectivity et emissivity. Le courant et les fluctuations du courant dans le microscope sont déterminés par une distribution effective locale hors équilibre. Cette fonction de distribution contient la cohérence de phase des quasi-particules dans le conducteur. Elle est donnée par une somme de produits d'injectivities et de distributions de Fermi dans les réservoirs d'électrons. Les résultats sont illustrés pour des conducteurs ballistiques ayant des barrières et des conducteurs métalliques diffusifs.
Keywords Mesoscopic systemsDensity of statesDistribution functionsTunnelingTunnel effectSTMScattering matrixElectron charge distributionFluctuationsBallistic transportNanostructuresExperimental study
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GRAMESPACHER, Thomas, BUTTIKER, Markus. Local Non-equilibrium Distribution of Charge Carriers in a Phase-Coherent Conductor. In: Comptes Rendus de l'Académie des Sciences. IIB, Mechanics-Physics-Astronomy, 1999, vol. 327, n° 9, p. 877-884. doi: 10.1016/S1287-4620(99)80150-1 https://archive-ouverte.unige.ch/unige:4268

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Deposited on : 2009-11-30

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