Role of confinements on the melting of Wigner molecules in quantum dots
Role of confinements on the melting of Wigner molecules in quantum dots
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量子点中限制对维格纳分子熔化的作用
DOI：
10.1140/epjb/e2016-60448-5
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发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
M. Bonitz
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
D. Bhattacharya;A.V. Filinov;Amit Ghosal;M. Bonitz
我们探索了在具有不同几何形状的限制中形成的维格纳分子（WM）的稳定性，模拟了无序的作用，并分析了此类系统的熔化（或交叉）。基于最近的计算[D. Bhattacharya，A. Ghosal，欧洲。物理。 J. B86, 499 (2013)]讨论了经典系统中不规则性对热交叉的影响，我们通过包括量子涨落和无序的影响来扩展我们在未经测试的领域的研究。我们的结果使用经典和量子（路径积分）蒙特卡罗技术，揭示了驱动 WM 中量子和热交叉的互补机制，并表明限制的对称性在确定量子交叉 scalenX 方面没有显着作用。这是因为零点运动屏蔽了短距离内的边界效应。根据独立标准确定的作为热和量子涨落函数的相图是独特的，并且显示了从 WM 到经典和量子“液体”的“熔化”。在极端量子状态中发现了一个有趣的特征，即流动性随着温度 T 的升高而减弱。交叉与缺陷的产生相关。然而，这些缺陷似乎在驱动量子和热“熔化”方面发挥着独特的作用。我们的分析对多粒子系统的各种实验具有重要意义——半导体异质结构量子点、捕获离子、纳米团簇、胶体和复杂等离子体。
We explore the stability of a Wigner molecule (WM) formed in confinements with different geometries emulating the role of disorder and analyze the melting (or crossover) of such a system. Building on a recent calculation [D. Bhattacharya, A. Ghosal, Eur. Phys. J. B86, 499 (2013)] that discussed the effects of irregularities on the thermal crossover in classical systems, we expand our studies in the untested territory by including both the effects ofquantum fluctuationsand ofdisorder. Our results, using classical and quantum (path integral) Monte Carlo techniques, unfold complementary mechanisms that drive the quantum and thermal crossovers in a WM and show that the symmetry of the confinement plays no significant role in determining the quantum crossover scalenX. This is because the zero-point motion screens the boundary effects within short distances. The phase diagram as a function of thermal and quantum fluctuations determined from independent criteria is unique, and shows “melting” from the WM to both the classical and quantum “liquids”. An intriguing signature of weakening liquidity with increasing temperature,T, is found in the extreme quantum regime. The crossover is associated with production of defects. However, these defects appear to play distinct roles in driving the quantum and thermal “melting”. Our analyses carry serious implications for a variety of experiments on many-particle systems − semiconductor heterostructure quantum dots, trapped ions, nanoclusters, colloids and complex plasma.
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