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Jörg Lehmann

• This work investigates the influence of time-dependent fields on the electrical transport properties of nanosystems, like, e.g., molecular wires or quantum dots. We start by introducing Floquet theory, which will be used to describe the dynamics of the isolated nanosystem. Based on this approach, a master equation formalism is developed, which takes into account the influence of the coupling of the nanosystem to the metallic leads as well as to phonon degrees of freedom of the surrounding. In this way, one obtains as the main quantity the dc component of the electrical current through the nanosystem. Within this general framework, three representative model situation are discussed: (i) The resonant amplification of a current flowing through the wire, (ii) the generation of a directed ratchet or pump current in the absence of a dc voltage, (iii) the control of currents in two- and three-terminal devices, i.e., optically controllable transistors.
• In dieser Arbeit wird der Einfluss von zeitabhängigen Feldern auf die elektrischen Transporteigenschaften von Nanosystemen, wie z.B. molekularen Drähten oder Quantenpunkten, untersucht. Dazu werden zunächst die Grundlagen der Floquettheorie zusammengefasst, die zur Beschreibung der Dynamik des isolierten Nanosystems verwendet wird. Darauf aufbauend wird nachfolgend ein Mastergleichungsformalismus entwickelt, der die Effekte der Kopplung des Nanosystems an metallische Zuleitungen sowie an phononische Freiheitsgrade der Umgebung berücksichtigt. Auf diese Weise erhält man dann als zentrale Größe den Gleichstromanteil des elektrischen Stroms durch das Nanosystem. Im Rahmen dieser allgemeinen Theorie werden schließlich drei repräsentative Modellsituationen diskutiert: (i) Die resonante Verstärkung eines durch den Draht fließenden Stroms; (ii) Die Erzeugung eines gerichteten Ratschen- oder Pumpstromes ohne angelegte Gleichspannung; (iii) Die Stromsteuerung in Zwei- und Dreipolgeometrien,In dieser Arbeit wird der Einfluss von zeitabhängigen Feldern auf die elektrischen Transporteigenschaften von Nanosystemen, wie z.B. molekularen Drähten oder Quantenpunkten, untersucht. Dazu werden zunächst die Grundlagen der Floquettheorie zusammengefasst, die zur Beschreibung der Dynamik des isolierten Nanosystems verwendet wird. Darauf aufbauend wird nachfolgend ein Mastergleichungsformalismus entwickelt, der die Effekte der Kopplung des Nanosystems an metallische Zuleitungen sowie an phononische Freiheitsgrade der Umgebung berücksichtigt. Auf diese Weise erhält man dann als zentrale Größe den Gleichstromanteil des elektrischen Stroms durch das Nanosystem. Im Rahmen dieser allgemeinen Theorie werden schließlich drei repräsentative Modellsituationen diskutiert: (i) Die resonante Verstärkung eines durch den Draht fließenden Stroms; (ii) Die Erzeugung eines gerichteten Ratschen- oder Pumpstromes ohne angelegte Gleichspannung; (iii) Die Stromsteuerung in Zwei- und Dreipolgeometrien, d.h. optisch steuerbare Transistoren.…