Dissertations / Theses on the topic 'Non-equilibrium effects'
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Hader, J., I. Kilen, S. W. Koch, and J. V. Moloney. "Non-equilibrium effects in VECSELs." SPIE-INT SOC OPTICAL ENGINEERING, 2017. http://hdl.handle.net/10150/625513.
Full textAbstract:
A systematic study of microscopic many-body dynamics is used to analyze a strategy for how to generate ultrashort mode locked pulses in the vertical external-cavity surface-emitting lasers with a saturable absorber mirror. The field propagation is simulated using Maxwell's equations and is coupled to the polarization from the quantum wells using the semiconductor Bloch equations. Simulations on the level of second Born-Markov are used to fit coefficients for microscopic higher order correlation effects such as dephasing of the polarization, carrier-carrier scattering and carrier relaxation. We numerically examine recent published experimental results on mode locked pulses, as well as the self phase modulation in the gain chip and SESAM.
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Barrett-Freeman, Conrad. "Effects of advection on non-equilibrium systems." Thesis, University of Edinburgh, 2012. http://hdl.handle.net/1842/5846.
Full textAbstract:
We study a number of non-equilibrium models of interest to both active matter and biological physicists. Using microscopic agent-based simulation as well as numerical integration of stochastic PDEs, we uncover the non-trivial behaviour exhibited when active transport, or an advection field, is added to out of equilibrium systems. When gravity is included in the celebrated Fisher-Kolmogoro Petrovsky Piscouno (F-KPP) equation, to model sedimentation of active bacteria in a container, we observe a discontinuous phase transition between a `sedimentation' and a `growth' phase, which should in principle be observable in real systems. With the addition of multiplicative noise, the resulting model contains, as its limits, both the bacterial sedimentation previously described and the fluctuating hydrodynamic description of Directed Percolation (DP), an important and well-studied non-equilibrium system whose physics incorporate many universal features which are typical of systems with absorbing states. We map out the phase diagram describing all the systems in between these two limiting cases, finding that adding an advection term, however small, immediately lifts the resulting system out of the DP universality class. Furthermore, we find two distinct low-density phases separated by a dynamical phase transition reminiscent of a spinodal transition. Finally, we attempt to improve the current diffusion-limited model for the growth of filopodia, which are intriguing networks of actin fibres used by moving cells to sense their environment. By the addition of directed transport of actin monomers to the fibre tip complex by myosin molecular motors, we show that, under appropriate conditions, the resulting dynamics may be more efficient that transport by diffusion alone, which would result in filopodial lengths better corresponding to experimental observation.
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Noto, Antonio. "Non-equilibrium Casimir interactions : from dynamical to thermal effects." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT279/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, après une introduction où nous présentons brièvement la physique des forces de Casimir, nous montrons nos résultats obtenus pendant le doctorat. D'abord, nous montrons notre travail sur les interactions de van der Waals / Casimir-Polder lorsque le système est dans une configuration hors équilibre à cause du mouvement uniformément accéléré des atomes. Nous étudions le système de deux atomes uniformément accélérés dans le vide quantique quand ils sont dans leur état fondamental ou dans un état corrélé (un atome excité et un atome dans son état fondamental). Nous analysons ce système avec un modèle heuristique semi-classique et une méthode plus rigoureuse qui nous avons étendu à partir d'une procédure générale développée dans la littérature. Nous trouvons un changement de la dépendance de l'interaction de la distance en raison de l'accélération. Nous montrons que les forces de Casimir-Polder entre deux atomes uniformément accélérés en mouvement relativiste, qui interagissent avec le champ scalaire, présentent une transition à partir d'un comportement thermique à courtes distances, comme prédit par l'effet Unruh, à un comportement non thermique à longues distances, associé à la rupture de la description inertielle et locale du système. En plus, lorsque le cas d'atomes qui interagissent avec le champ électromagnétique quantique est considéré, on constate que de nouvelles caractéristiques apparaissent dans l'interaction.Ensuite, nous présentons notre travail sur un nouveau couplage opto-mécanique d'un miroir oscillant de façon efficace avec un gaz d'atomes de Rydberg, médié par la force atome-miroir dynamique de Casimir-Polder. Nous constatons que ce couplage peut produire une excitation de résonance atomique de champ proche, qui n'est pas liée à l'excitation des atomes par les quelques photons réels attendus de l'effet Casimir dynamique. Dans des conditions expérimentales accessibles, cette probabilité d'excitation est importante (environ 20 %) et rend possible l'observation de ce nouvel effet Casimir-Polder dynamique. Donc nous proposons une configuration expérimentale réaliste pour réaliser ce système fait d'un gaz d'atomes froids piégés mis en face d'un substrat semi-conducteur, dont les propriétés diélectriques sont modulées dans le temps.Enfin, nous nous concentrons sur nos résultats obtenus pour le calcul de la pression Casimir-Lifshitz entre deux réseaux lamellaires diélectriques différents. Ce système est supposé dans une configuration hors équilibre thermique. En fait, les deux réseaux présentent deux températures différentes et ils sont immergés dans un bain thermique ayant une troisième température. Le calcul de la pression est basé sur une méthode qui exploite les opérateurs de diffusion des réseaux, déduits en utilisant la méthode modale de Fourier. Nous présentons nos résultats numériques caractérisant en détail le comportement de la pression, en faisant varier les trois températures et en modifiant les paramètres géométriques des réseaux. Cette variation des paramètres du système permet de régler la force de répulsive à attractive ou de réduire fortement la pression pour des intervalles de températures. En outre, on montre que la combinaison des effets de non-équilibre et géométriques rend ce système particulièrement intéressant pour l'observation de la force de Casimir répulsiveIn this thesis, after an introduction where we briefly present the general context of Casimir physics, we present the results obtained during the PhD. At first, we show our work about the van der Waals/Casimir-Polder interactions between two atoms in an out-of-equilibrium condition due to their uniformly accelerated motion. We study the system of two uniformly accelerated atoms in vacuum space, when they are in their ground-state and when they are in a correlated state (one excited and one ground-state atom). We analyze this system both with an heuristic semiclassical model and with a more rigorous method, based on a separation of radiation reaction and vacuum fluctuations contributions, that we extend starting from a general procedure known in literature. We find a change of the distance-dependence of the interaction due to the acceleration. We show that Casimir-Polder forces between two relativistic uniformly accelerated atoms, interacting with the scalar field, exhibit a transition from the short-distance thermal-like behavior predicted by the Unruh effect to a long-distance nonthermal behavior, associated with the breakdown of a local inertial description of the system. In addition, we obtain new features of the resonance interaction in the case of atoms interacting with the quantum electromagnetic field.Next, we present our work about a new optomechanical coupling of an effectively oscillating mirror with a Rydberg atoms gas, mediated by the dynamical atom-mirror Casimir-Polder force. We find that this coupling may produce a near-field resonant atomic excitation not related to the excitation of atoms by the few real photons expected by dynamical Casimir effect. In accessible experimental conditions, this excitation probability is significant (about 20%) making the observation of this new dynamical Casimir-Polder effect possible. For this reason, we propose a realistic experimental configuration to realize this system made of a cold atom gas trapped in front of a semiconductor substrate, whose dielectric properties are periodically modulated in time.Finally, we focus on our results obtained for the Casimir-Lifshitz pressure between two different dielectric lamellar gratings. This system is assumed to be in an out-of-thermal-equilibrium configuration, i.e. the two gratings have two different temperatures and they are immersed in a thermal bath having a third temperature. The computation of the pressure is based on a method exploiting the scattering operators of the bodies, deduced using the Fourier modal method. In our numerical results we characterize in detail the behavior of the pressure, both by varying the three temperatures and by changing the geometrical parameters of the gratings. In this way we show that it is possible to tune the force from attractive to repulsive or to strongly reduce the pressure for large ranges of temperatures. Moreover, we stress that the interplay between nonequilibrium effects and geometrical periodicity make this system particularly interesting for the observation of the repulsive Casimir force
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Dobrovolskas, Vidas. "Effects of convection and non-equilibrium radiation transfer in stellar atmospheres." Doctoral thesis, Lithuanian Academic Libraries Network (LABT), 2013. http://vddb.library.lt/obj/LT-eLABa-0001:E.02~2013~D_20131216_081850-53537.
Full textAbstract:
We study the influence of convection and non-local thermodynamic equilibrium (NLTE) on the formation of spectral lines of different chemical elements in the atmospheres of different metallicity main sequence turn-off (MSTO) and red giant branch (RGB) stars. The influence of convection is assessed by analyzing differences in the elemental abundances obtained by using 3D hydrodynamical and 1D hydrostatic stellar model atmospheres of MSTO and RGB stars, within the framework of spectral line formation under the assumption of local thermodynamic equilibrium (LTE). We find that the influence of convection on the formation of spectral lines of C, O, Si, Ti, Fe, and Ni is largest at lowest metallicities, both in the atmospheres of TO and RGB stars: the differences in the abundaces predicted by the 3D hydrodynamical and 1D hydrostatic stellar model atmospheres may reach to –1.1 and –0.8 dex in the TO and RGB stars, respectively. The analysis of 3D hydrodynamical and NLTE effects in the atmospheres of stars that belong to Galactic globular clusters 47 Tuc and NGC 6752 shows that NLTE effects have significantly larger impact on the formation of O and Na spectral lines than the effects related to convection do. Finally, we determine 3D + NLTE abundances of Li, O, Na, and Ba in the atmospheres of TO and RGB in Galactic globular clusters 47 Tuc and NGC 6752, investigate the connections between the abundances of different chemical species, and discuss the possible chemical evolution... [to full text]Disertacijoje nagrinėjama konvekcijos ir nelokalios termodinaminės pusiausvyros (NLTP) įtaka įvairių cheminių elementų spektro linijų formavimuisi skirtingo metalingumo pagrindinės sekos posūkio taško (PSPT) bei raudonųjų milžinių sekos (RMS) žvaigždžių atmosferose. Konvekcijos įtaka spektro linijų formavimuisi buvo tirima analizuojant cheminių elementų gausos įverčių, gaunamų taikant 3D hidrodinaminius ir 1D hidrostatinius PSPT bei RMS žvaigždžių atmosferų modelius bei lokalios termodinaminės pusiausvyros (LTP) artinį, skirtumus. Gauti rezultatai rodo, jog konvekcijos įtaka C, O, Si, Ti, Fe, and Ni spektro linijų formavimuisi yra didžiausia mažiausio metalingumo PSPT ir RMS žvaigždžių atmosferose, o gausų skirtumai tarp 3D hidrodinaminių ir 1D hidrostatinių modelių prognozuojamų cheminių elementų gausų gali siekti atitinkamai iki –1.1 ir –0.8 dex. 3D hidrodinaminių ir NLTP reiškinių analizė Galaktikos kamuoliniams spiečiams 47 Tuc ir NGC 6752 priklausančių žvaigždžių atmosferose parodė, jog NLTP efektų įtaka deguonies ir natrio spektro linijų formavimuisi šių žvaigždžių atmosferose yra žymiai didesnė už konvekcijos įtaką. Disertacijoje taip pat gauti lengvųjų cheminių elementų (Li, O ir Na) bei bario gausų įverčiai Galaktikos kamuolinių spiečių 47 Tuc ir NGC 6752 žvaigždžių atmosferose, ištirtos cheminių elementų gausų tarpusavo sąsajos, bei aptarti galimi spiečių cheminės raidos scenarijai.
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Meyer, Hugues [Verfasser], and Tanja [Akademischer Betreuer] Schilling. "Generalized Langevin equations and memory effects in non-equilibrium statistical physics." Freiburg : Universität, 2020. http://d-nb.info/1239556543/34.
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Blumenstein, Andreas Harald [Verfasser]. "Gold Surface Nanostructuring with Ultrashort Laser Pulses - Study of Non-equilibrium Effects / Andreas Harald Blumenstein." Kassel : Universitätsbibliothek Kassel, 2019. http://d-nb.info/1191199355/34.
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Amaratunga, Shane R. "A numerical study into surface catalytic effects in non-equilibrium reacting viscous laminar hypersonic flow." Thesis, University of Southampton, 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.266941.
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Kayser, Jona [Verfasser], Andreas [Akademischer Betreuer] Bausch, and Matthias [Akademischer Betreuer] Rief. "Non-equilibrium Effects in Cytoskeletal Networks / Jona Kayser. Gutachter: Andreas Bausch ; Matthias Rief. Betreuer: Andreas Bausch." München : Universitätsbibliothek der TU München, 2013. http://d-nb.info/1046404784/34.
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Kayser, Jona J. S. [Verfasser], Andreas [Akademischer Betreuer] Bausch, and Matthias [Akademischer Betreuer] Rief. "Non-equilibrium Effects in Cytoskeletal Networks / Jona Kayser. Gutachter: Andreas Bausch ; Matthias Rief. Betreuer: Andreas Bausch." München : Universitätsbibliothek der TU München, 2013. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:91-diss-20131210-1178714-0-0.
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Klewe, Christoph [Verfasser]. "Static and non-equilibrium magnetic proximity effects in Pt/NiFe2O4 and Pt/Ni1 – xFex heterostructures / Christoph Klewe." Bielefeld : Universitätsbibliothek Bielefeld, 2016. http://d-nb.info/1084887142/34.
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Carvalho, Vítor Manuel Costa. "Non-Keynesian Effects of Fiscal Policy in a New-Keynesian General Equilibrium Model for the Euro Area." Doctoral thesis, Faculdade de Economia da Universidade do Porto, 2008. http://hdl.handle.net/10216/20601.
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Li, Ting. "Experimental Study of the Effects of Nanosecond-Pulsed Non-equilibrium Plasmas on Low-Pressure, Laminar, Premixed Flames." The Ohio State University, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1417632325.
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Carvalho, Vítor Manuel Costa. "Non-Keynesian Effects of Fiscal Policy in a New-Keynesian General Equilibrium Model for the Euro Area." Tese, Faculdade de Economia da Universidade do Porto, 2008. http://hdl.handle.net/10216/20601.
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Wernsdorfer, Julia [Verfasser], Walter [Akademischer Betreuer] Hofstetter, and Maria-Roser [Akademischer Betreuer] Valenti. "Interacting ultracold gases in optical lattices: non-equilibrium dynamics and effects of disorder / Julia Wernsdorfer. Gutachter: Walter Hofstetter ; Maria-Roser Valenti." Frankfurt am Main : Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main, 2012. http://d-nb.info/1044275146/34.
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Ozaki, Junichi. "Dynamical quantum effects in cluster dynamics of Fermi systems." 京都大学 (Kyoto University), 2015. http://hdl.handle.net/2433/199083.
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Monturet, Serge. "Inelastic effects in electronic currents at the nanometer scale." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00469906.
Full textAbstract:
This thesis deals with inelastic effects in electronic currents. We developed a time-dependent technique and show that this approach gives rich insight into electron-phonon coupling during transport. We compare our results with a time-independent technique and analyse the validity of our model. Finally, the results of a quantum chemistry calculation are presented in the framework of scanning tunneling miscroscopy (STM). We study the chemisorption of a tetrathiafulvalene molecule on a gold surface by performing the calculation of the charge transfer, the induced dipole, and the STM images using the density functional theory.
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Capellmann, Ronja F. [Verfasser], Stefan U. [Akademischer Betreuer] Egelhaaf, and Jan K. G. [Gutachter] Dhont. "Non-equilibrium effects in colloidal mixtures caused by particle interactions and external potentials / Ronja F. Capellmann ; Gutachter: Jan K. G. Dhont ; Betreuer: Stefan U. Egelhaaf." Düsseldorf : Universitäts- und Landesbibliothek der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, 2018. http://d-nb.info/1151383171/34.
Full text
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Chepelianskii, Alexei. "Non equilibrium transport and chirality in mesoscopic physics." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112324.
Full textAbstract:
Pendant ma thèse je me suis intéressé aux signatures de la chiralité dans les systèmes mésoscopiques. Cela m'a conduit à étudier les propriétés de symétrie en champ magnétique du transport non linéaire. J'ai montré que même dans des dispositifs électroniques à deux contacts les propriétés de symétrie sont très riches avec la possibilité d'observer des coefficients transport nonlineaire antisymétrique en champ magnétique. Néanmoins ces propriétés de symétrie ne sont pas déterminées par la chiralité seule. Pour cette raison j'ai proposé d'utiliser le photo-magnétisme comme une sonde sensible à la chiralité, j'ai donc conçu une expérience pour détecter dans des billards mésoscopiques à l'aide de magnétomètres à effet Hall. Cette expérience a mis en évidence des effets dynamiques subtils dans les sondes de Hall balistiques sous irradiation et ont inspiré une recherche théorique et expérimentale sur les états de résistance nulle dans ces systèmes. J'ai aussi cherché des signatures de la chiralité dans le transport à travers des molécules uniques chirales. Ceci m'a conduit à mettre au point des expériences difficiles pour sonder le transport dans des molécules d'ADN qui ont permis de montrer que les proprietés de transport électrique à travers ces molécules peuvent être grandement améliorées lorsqu'elles sont en contact avec un réseau de nanoparticules déconnectées électriquement. Enfin j'ai développé une technique de mesure de photo-transport sans contact adaptée pour sonder un faible nombre de molécules. Cette expérience peut être sensible à la chiralité si une lumière polarisée circulairement est utilisée comme excitationDuring my thesis I investigated the signatures of chiraIity in the electrical transport of mesoscopic systems. This led me to study the magnetic field symmetry of nonlinear transport. I showed that even for two terminal devices, nonlinear transport has rich magnetic field symmetry properties, with possible completely antisymmetric behavior. However the symmetry properties are not determined by chirality alone. For this reason I proposed photo-magnetism as a more selective probe for chirality and started a new experiment to detect this effect in quantum dots using a Hall magnetometer. This research exhibited subtle dynamical effects of transport in ballistic Hall bars under irradiation and inspired later research on zero resistance states. I also looked for signatures of chirality in the transport properties of single chiral molecules. This led me to realize technically challenging experiments on transport through DNA, showing that conduction in DNA could be enhanced by connecting the molecules to a disconnected array of nanoparticles. Finally I developed a contact-Iess experiment to probe photo-transport in nanowires under visible illumination. This experiment can also probe chirality by detecting photo-transport under circularly-polarized Iight
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Lesne, Edouard. "Non-Equilibrium Spin Accumulation Phenomena at the LaAlO3/SrTiO3(001) Quasi-Two-Dimensional Electron System." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066417/document.
Full textAbstract:
Nous avons étudié la création, manipulation et détection d’accumulation de spin hors-équilibre dans l’hétérostructure d’oxydes non-magnétique LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO), hôte d’un système d’électron quasi-bidimensionnel (q2DES). Combiné à des expériences d’injection de spin, nous employons l’effet Hanle (à 3 terminaux) pour sonder l’amplitude de l’accumulation de spin dans des jonctions tunnel Co/LAO/STO. Nous observons une large amplification du signal de spin, attribuée à des processus d’effet tunnel séquentiel préservant le spin via des états localisés avec des longs temps de vie de spin. Une importante modulation du signal de spin par effets de champ électrique atteste de la création d’accumulation de spin au sein même du q2DES. Nous avons utilisé la technique de pompage de spin en cavité, induite par résonance ferromagnétique d’une couche de permalloy, pour générer un courant de spin à l’interface LAO/STO, lequel est converti en un large courant de charge au sein du q2DES. Nous l’attribuons à un effet Edelstein inverse, dérivant d’une interaction spin-orbite de type Rashba. Lesquels sont efficacement modulés par effets de champ. Ainsi, nos résultats permettent d’étendre le champ d’intérêt depuis le transport de charge planaire vers l’exploration de phénomènes dépendant du spin dans un canal conducteur prototypique d’oxydes non-magnétique. Nous avons par ailleurs démontré que l’épaisseur critique pour l’observation d’un q2DES à l’interface LAO/STO peut être réduite à une monocouche de LAO en recourant à une variété de couches métalliques. Cela ouvre un nouveau champ d’investigation pour tenter d’identifier les potentiels mécanismes à l’origine de la formation du q2DESWe investigated the generation, manipulation, and detection of non-equilibrium spin accumulation in the nonmagnetic LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO) oxide heterostructure, which is the host of a quasi-two-dimensional electron system (q2DES). In electrical tunneling spin injection experiments, we made use of the (three-terminal) Hanle effect to probe the magnitude of spin accumulation at Co/LAO/STO interfaces. We report on large amplification effects of the spin signal, ascribed to spin-conserving sequential tunneling processes via localized electronic states of enhanced spin lifetimes. A substantial modulation of the spin signal, by electrostatic field-effect, evidences the successful generation of spin accumulation inside the q2DES. We further resorted to ferromagnetic resonance experiments in a cavity to adiabatically pump a spin current from a permalloy layer toward the LAO/STO interface. We find that the generated spin current is converted into a sizeable planar charge current within the q2DES. This is attributed to an inverse Edelstein effect deriving from a Rashba-like spin-orbit interaction, both of which are efficiently modulated by electrostatic field-effect. Hence, our findings expand the general field of interest from planar charge transport to the exploration of spin-dependent phenomena in a prototypical nonmagnetic conducting oxide channel. Additionally, we have also demonstrated that the critical thickness threshold for the onset of a q2DES at LAO/STO interfaces can be reduced to a single unit cell of LAO when resorting to various metal capping layers. It opens up a new field of investigation to tentatively identify the potential mechanisms driving the formation of the q2DES
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Hackl, Andreas. "Quantum criticality and non-equilibrium dynamics in correlated electron systems." Aachen Shaker, 2009. http://d-nb.info/1001216466/04.
Full text
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Pons, Nicolas. "Modélisation tridimensionnelle multibandes du transport quantique dans les transistors à nanofil." Thesis, Aix-Marseille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX10039/document.
Full textAbstract:
L’amélioration des performances du transistor MOS passe par la réduction de ses dimensions. Dans quelques années, la longueur de grille des dispositifs va descendre en dessous de 10 nm. A cette échelle, les effets quantiques deviennent prépondérants et dégradent considérablement les performances électriques des transistors à simple grille. Le transistor à nanofil avec grille enrobante est une architecture alternative intéressante pour augmenter le contrôle électrostatique du canal de conduction. Malgré les améliorations apportées par cette architecture, le courant à l’état bloqué reste perturbé par l’effet tunnel dans la direction source-drain. Afin de réduire ce courant sans réduire celui à l’état passant, nous avons étudié l’impact d’un rétrécissement local de la section transverse du canal coté drain (architecture notch-MOSFET). Pour cela, nous avons développé un simulateur 3D basé sur le formalisme des fonctions de Green hors équilibre couplé de façon auto-cohérente avec l’équation de Poisson. Ces calculs sont effectués dans l’approximation de la masse effective. Nous avons ensuite étudié le transport des trous dans les transistors à nanofil de type p, ainsi que l’influence d’une impureté ionisée dans le canal de ces dispositifs. La complexité de la bande de valence a nécessité la mise en œuvre d’un modèle k∙p à 6 bandes inclus dans le simulateur 3D évoqué précédemmentPerformances improvement of MOS transistors involves reduction of its dimensions. In a few years, the gate length of devices will reach sub-10 nm regime. At this scale, quantum effects become preponderant and considerably degrade electric performances of simple-gate transistors. The Gate-all-around nanowire transistor is an interesting alternative architecture to improve electrostatic control of the conduction channel. Despite the improvements made thanks to this architecture, the OFF-current remains disturbed by tunneling effect in source-drain direction. In order to decrease this current without decreasing the ON-current, we have studied the impact of local narrowing of transverse cross-section in drain side of the channel (notch-MOSFET architecture). To this purpose, we have developed a 3D simulator based on Non-equilibrium Green function formalism coupled self-consistently with Poisson equation. These simulations are performed in the effective mass approximation. Then we have studied holes transport in p-type nanowire transistors and the influence of an ionized impurity in the channel of these devices. The valence band complexity required six-band k∙p model development include into previously mentioned 3D simulator
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Dziekan, Piotr. "Dynamics of far-from-equilibrium chemical systems : microscopic and mesoscopic approaches." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066402/document.
Full textAbstract:
La plupart des systèmes non linéaires loin de l'équilibre sont sensibles aux fluctuations internes. Dans ce travail, les effets stochastiques dans des modèles génériques de réaction-diffusion sont étudiés à deux échelles différentes. Dans l'approche mésoscopique, l'évolution du système est gouvernée par une équation maîtresse résolue par des simulations de Monte Carlo cinétique. A l'échelle microscopique, des simulations de dynamique des particules sont réalisées. Ces approches stochastiques sont comparées à des équations macroscopiques, déterministes de réaction-diffusion. Dans l'introduction, les différentes échelles, les concepts concernant les systèmes non linéaires et les méthodes numériques utilisées sont présentés. La première partie du chapitre consacré aux résultats est dédiée à l'étude de la perturbation de la distribution des vitesses des particules induite par la réaction pour un système bistable et la propagation d'un front d'onde. Une équation maîtresse incluant cette perturbation est écrite et comparée à des simulations de la dynamique microscopique. La seconde partie concerne la formation de structures dans les systèmes réaction-diffusion dans le contexte de la biologie du développement. Une méthode pour simuler des structures de Turing à l'échelle microscopique est développée à partir de l'algorithme DSMC (direct simulation Monte Carlo). Ensuite, des expériences consistant à perturber la formation de la colonne vertébrale sont expliquées dans le cadre du mécanisme de Turing. Enfin, un modèle de réaction-diffusion associé à un mécanisme différent, connu sous le nom de "Clock and wavefront", est proposé pour rendre compte de la segmentationMany nonlinear systems under non-equilibrium conditions are highly sensitive to internal fluctuations. In this dissertation, stochastic effects in some generic reaction-diffusion models are studied using two approaches of different precision. In the mesoscopic approach, evolution of the system is governed by the master equation, which can be solved numerically or used to set up kinetic Monte Carlo simulations. On the microscopic level, particle computer simulations are used. These two stochastic approaches are compared with deterministic, macroscopic reaction-diffusion equations.In the Introduction, key information about the different approaches is presented, together with basics of nonlinear systems and a presentation of numerical algorithms used.The first part of the Results chapter is devoted to studies on reaction-induced perturbation of particle velocity distributions in models of bistability and wave front propagation. A master equation including this perturbation is presented and compared with microscopic simulations.The second part of the Results deals with pattern formation in reaction-diffusion systems in the context of developmental biology. A method for simulating Turing patternsat the microscopic level using the direct simulation Monte Carlo algorithm is developed. Then, experiments consisting of perturbing segmentation of vertebrate embryo’s bodyaxis are explained using the Turing mechanism. Finally, a different possible mechanism of body axis segmentation, the “clock and wavefront” model, is formulated as a reaction-diffusion model
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Abuaisha, Murad S. "Géothermie profonde : stimulation de la perméabilité par fracturation hydraulique dans un cadre thermo-poroélastique." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENI016/document.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'utilisation de la technique de Fracturation Hydraulique (FH) pour exploiter l'énergie géothermique des réservoirs profonds de roches sèches chaudes (HDR). La fracturation hydraulique est réalisée par injection de fluides géothermiques dans des réservoirs partiellement fracturés de faible perméabilité. Les fluides à haute pression sont destinés à faire évoluer les fissures et leur connectivité. Les valeurs de débit/pression auxquelles les fluides géothermiques doivent être pompés, ainsi que le calendrier de pompage pour initier la fracturation hydraulique, dépendent principalement des conditions géostatiques existantes (contraintes géostatiques, pression fluide et température initiales de l'HDR) ainsi que des propriétés des fissures de l'HDR (longueur, épaisseur, densité et distribution directionnelle initiales moyennes de fissures). Tous ces éléments, en sus de leurs effets sur la stabilité des forages, sont analysés dans cette recherche. Des modèles de fracturation, qui sont capables de suivre l'évolution des fissures dans toutes les orientations spatiales possibles, sont utilisés pour obtenir le tenseur anisotrope de perméabilité. Ces modèles sont intégrés dans un code domestique d'éléments finis qui est développé pour résoudre des problèmes aux limites thermo-poroélastiques. Pour supprimer/diminuer les oscillations qui accompagnent les solutions paraboliques et/ou hyperboliques lors de la convection forcée, plusieurs techniques de stabilisation ont dû être implémentéesThe application of the Hydraulic Fracturing (HF) technology to exploit geothermal energy from Hot Dry Rocks (HDR) reservoirs is addressed. HF is achieved by extensively pumping geothermal fluids to already existing fractured HDR reservoirs of low permeability. High fluid pressures are expected to drive cracks to evolve and connect. The newly created burgeoning hydraulic conduits should supposedly enhance the permeability of the existing HDR reservoirs. The flow rate/pressure values at which geothermal fluids should be pumped, as well as the pumping schedule to initiate HF, depend primarily on the existing geostatic conditions (geostatic stresses, initial HDR pressure and temperature) as well as on HDR fracture properties (initial mean fracture length, mean fracture aperture, density and orientational distribution of fractures). While these components, in addition to their effects on borehole stability, are scrutinized in this research, focus is on the evolution during circulation processes of the fracture properties. A fracturing model that is capable of tracking fracture evolution in all possible spatial orientations is used to obtain the time course of the anisotropic permeability tensor. This evolving property is integrated into a domestic finite element code which is developed to solve thermo–poroelastic BVPs: emphasis is laid on the efficiency of the doublet flow technique where a fluid gains thermal energy by circulating through the HDR reservoir from the injection well to the production well. The spurious oscillations in the hyperbolic solutions of the approximated finite element approach that are commensal with the phenomenon of forced heat convection are healed/mitigated through several stabilization approaches
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Sharma, Sushank. "Transition laminaire turbulent dans les couches limites supersoniques : différents scénarios et contrôle possible Control of oblique-type breakdown in a supersonic boundary layer employing streaks Turbulent flow topology in supersonic boundary layer with wall heat transfer Laminar-to-turbulent transition in supersonic boundary layer : : Effects of initial perturbation and wall heat transfer Effect of thermo-mechanical non-equilibrium on the onset of transition in supersonic boundary layers." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMIR16.
Full textAbstract:
Les simulations numériques directes (DNS) des couches limites supersoniques adiabatiques et isothermes (chauffées et refroidies) sont effectuées. Deux différents scénarios de transition, à savoir la décomposition de type oblique et la transition de type 'by-pass', sont présentés en détail. Pour le scénario de transition de type oblique, les résultats montrent que les modes contrôles avec un nombre d'onde quatre à cinq fois supérieur au nombre fondamental se révèlent être bénéfiques pour contrôler la transition. Dans la première région après le forçage du mode de contrôle, la distorsion de flux moyenne (MFD) bénéfique générée en induisant le mode de contrôle est uniquement responsable de l'entrave à la croissance du mode fondamental. Globalement, le MFD et la partie tridimensionnelle du contrôle contribuent également à contrôler la rupture oblique. Les effets de paramètres physiques tels que la température de paroi, l'intensité de la perturbation et le 'baseflow' sont étudiés pour la transition de 'By-pass'. Les résultats concernant le scénario de by-pass révèlent que l'augmentation de l'intensité de la perturbation déplace le début de la transition en amont et augmente également la longueur de la région de transition. De plus, en dessous de 1 % des niveaux de perturbation, le refroidissement de la paroi stabilise le flux, tandis que l'inverse se produit à des valeurs plus élevées. L'existence d'un non-équilibre thermomécanique avance le début de la transition pour les cas chauffés alors que la paroi refroidie se comporte dans le sens opposé. Les analyses de la couche limite turbulente montrent que les facteurs thermiques influencent la topologie et l'inclinaison des structures tourbillonnaires. De plus, en ce qui concerne le flux de chaleur, un processus de transfert différent est dominant dans la région proche paroi pour la paroi refroidieDirect numerical simulations (DNS) of both adiabatic and isothermal (heated and cooled) supersonic boundary layers are performed. Two different transition scenarios, namely the Oblique-type breakdown and the By-pass transition are presented in detail. For the oblique-type transition scenario, the results show that the control modes with four to five times the fundamental wavenumber are beneficial for controlling the transition. In the first region, after the control-mode forcing, the beneficial mean-flow distortion (MFD) generated by inducing the control mode is solely responsible for hampering the growth of the fundamental-mode. Globally, the MFD and the three-dimensional part of the control contribute equally towards controlling the oblique breakdown. Effects of physical parameters like wall-temperature, perturbation intensity and baseflow are investigated for the By-pass transition. The results regarding the by-pass scenario reveal that increasing the perturbation intensity moves the transition onset upstream and also increases the length of the transition region. Additionally, below 1% perturbation levels, wall-cooling stabilizes the flow while inverse happens at higher values. The existence of the thermo-mechanical non-equilibrium advances the onset of transition for the heated cases while the cooled wall behaves in the opposite sense. The analyses of the turbulent boundary layer show that the thermal factors influence the topology and inclination of the vortical structures. Moreover, regarding the heat flux, different transfer process is dominant in the near-wall region for the cooled wall
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Fonseca, James Ernest. "Accurate treatment of interface roughness in nanoscale double-gate metal oxide semiconductor field effect transistors using non-equilibrium Green's functions." Ohio : Ohio University, 2004. http://www.ohiolink.edu/etd/view.cgi?ohiou1176318345.
Full text
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Inkaya, Ugur Yigit. "Ratchet Effect In Mesoscopic Systems." Master's thesis, METU, 2005. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12606929/index.pdf.
Full textAbstract:
Rectification phenomena in two specific mesoscopic systems are reviewed. The phenomenon
is called ratchet effect, and such systems are called ratchets. In this thesis,
particularly a rocked quantum-dot ratchet, and a tunneling ratchet are considered.
The origin of the name is explained in a brief historical background. Due to rectification,
there is a net non-vanishing electronic current, whose direction can be reversed
by changing rocking amplitude, the Fermi energy, or applying magnetic field
to the devices (for the rocked ratchet), and tuning the temperature (for the tunneling
ratchet). In the last part, a theoretical examination based on the Landauer-Büttiker formalism of mesoscopic quantum transport is presented.
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Van, Roermund Raphaël. "Étude théorique du transport hors d'équilibre dans les boîtes quantiques Kondo." Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENY050.
Full textAbstract:
En l'absence de méthodes théoriques exactes, beaucoup de questions liées au modèle d'Anderson hors d'équilibre n'ont pas encore trouvé de solution, engendrant une intense activité de recherche. Dans cette thèse, je discute le transport à travers des boîtes quantiques placées dans le régime Kondo au moyen d'une méthode d'équations du mouvement développée afin de tenir compte des effets de non-équilibre, et en particulier de la décohérence des processus virtuels de spin-flip impliqués dans l'effet de Kondo. Je compare mes résultats aux approximations précédentes, et montre les améliorations apportées par le nouveau schéma de découplage, qui résout les pathologies au point de symétrie particule-trou et permet la description du système dans une vaste gamme de paramètres. Je dérive un taux de décohérence pour les excitations, et montre son implication dans le passage du régime de couplage fort à celui de couplage faible sous l'effet d'une différence de potentiel, de la température ou d'un champ magnétique. À la lumière de ce résultat, j'étudie l'applicabilité des équations du mouvement hors d'équilibre. Je discute ensuite l'évolution d'observables hors d'équilibre ; la conductance différentielle présente un pic centré autour d'une différence de potentiel nulle et atteignant une value maximale G = 2e^2 /h. Son comportement à basse énergie se révèle universel lorsque la différence de potentiel est normalisée par la température Kondo. Je montre finalement qu'un champ magnétique divise le pic dans la conductance différentielle. La distance exacte entre les deux sommets est discutée à la lumière d'expériences récentes, pour lesquelles je donne une explication phénoménologique, et je propose un nouveau schéma expérimental pour vérifier mes hypothèsesIn the absence of exact theoretical methods, many questions related to the non-equilibrium Anderson model have remained unsolved and are at the origin of an intense research activity. In this thesis I discuss transport through quantum dots put in the Kondo regime by means of an equations-of-motion method that was developed in order to account for the non-equilibrium effects and in particular the decoherence of the virtual spin-flip processes involved in the Kondo effect. I compare my results to previous approximations and show the improvements brought by the new decoupling scheme, which solves pathologies at the particle-hole symmetric point and enables the description of the system over a wide range of parameters. A decoherence rate is derived for the excitations which is shown to involve a crossover from the strong- to the weak-coupling regime when either the temperature or the bias voltage or the magnetic field is increased. In the light of this result, I conclude on the applicability of the present equations-of-motion scheme out of equilibrium. I also discuss observables out of equilibrium; the differential conductance exhibits a zero-bias peak reaching a maximum value G = 2e^2/h. Its low-energy behavior turns out to be universal after the bias voltage is normalized by the Kondo temperature. I finally show that a finite magnetic field splits the zero-bias peak in the differential conductance. The actual distance between the peaks is discussed in the light of recent experiments for which I give a phenomenological explanation. A new experimental setup is proposed in order to verify my assumptions
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Zazunov, A. "Phénomènes cohérents dans le transport électronique à travers un conducteur moléculaire." Habilitation à diriger des recherches, Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00175417.
Full textAbstract:
Dans cette thèse d'habilitation, nous considérons plusieurs aspects du transport à travers une molécule unique, connectée à des bornes de métal normal ou à des bornes supraconductrices. L'emphase à été mise sur la détection des signatures les plus marquantes du transport cohérent à travers les molécules, ainsi que sur la compréhension des problèmes de corrélations (problème à N corps) sur la dynamique de ces systèmes, provenant des degrés de liberté internes (vibrations, spin,...) du conducteur et affectant le passage du courant.
En ce qui concerne le transport dans le régime normal à travers une molécule qui vibre (un nanotube de carbone suspendu par ses extrémités), nous avons procédé à une étude détaillée de la conductance différentielle négative (CDN) qui est observée dans ces dispositifs. En supposant des contacts tunnel, tel que les électrons qui s'échappent dans les bornes effectivement perdent leur cohérence de phase (c'est-à-dire à haute température),
nous avons dérivé les équations cinétiques dans lesquelles la nature quantique de l'interaction électron-phonon au sein du point quantique moléculaire est prise en compte sans approximations (formation de polaron sur le point quantique moléculaire). Le fait que la conductance différentielle soit positive ou négative dépend de la position du niveau polaronique et de l'occupation des pics satellites associés au nombre d'occupation des phonons, qui sont compris entre la tension de source et de drain des électrodes. La CDN
apparaît lorsque deux de ces pics satellites entrent en compétition dans le transport, et constitue une signature des effets hors équilibres associés au vibrations de la molécule. Nous avons clairement montré que pour des couplages tunnels asymétriques (situation qui correspond à la géométrie des expériences sur le domaine), on observe un CDN pour un vaste domaine de paramètres. Nous avons également exploré les effets de navette électronique, ou
le déplacement de la molécule entre en compte dans l'Hamiltonien tunnel, qui peuvent être détectés en regardant l'asymétrie des courbes courant tension. Bien que le mécanisme de navette tend à renforcer la CDN, il n'est toutefois pas suffisant pour y donner lieu sans hypothèses sur la valeur relative des couplages tunnels.
Nous avons également étudié le transport dans le régime normal à travers un point quantique moléculaire dans le cas d'un couplage fort aux contacts, mais loin du régime Kondo. En utilisant l'approche hors équilibre des fonctions de Green dans la représentation du polaron, nous sommes allés au delà du régime perturbatif pour calculer la caractéristique courant tension dans le régime de couplage électron-phonon intermédiaire. Nous avons montré qu'en accroissant le couplage tunnel au contacts, les corrélations associées au nuage de polaron deviennent très importantes à haute température, et donnent lieu à une réduction dramatique de l'élargissement des pics la densité d'états de la molécule. Nous proposons une détection de ces phénomènes par la mesure de la conductance différentielle, tout en variant la température locale de la molécule (nanotube de carbone). On note qu' en présence d'un environnement dissipatif les pic satellites dus aux phonons devraient acquérir un élargissement additionnel. L'inclusion des effets d'amortissement des modes phononiques constituerait une extension de ce travail.
Dans cette thèse, nous avons également abordé le problème du transport cohérent en présence de phonons, dans un système moléculaire connecté à des contacts supraconducteurs. Nous avons calculé le courant DC (partie du courant stationnaire) pour toutes les valeurs de la tension à l'aide de l'approche des fonctions de Green Keldysh, pour une fréquence de vibration arbitraire, mais dans le régime du couplage faible électron-phonon. Nos principaux résultats sont les suivants : i) dans le régime sous le gap $eV<\Delta$, les processus de réflexions multiples d'Andreev (MAR) sont accompagnés de processus d'émission/absorption de phonons et donne lieu à une structure très riche près des valeurs de tension ou le nombre
de réflexions d'Andreev changent d'une unité (ces tensions sont appelées les « MAR onsets »). On observe alors un effet pair impair ou le courant est augmenté/diminué suivant la transition de « MAR onset » (entre pair/impair et vice versa). Ces phénomènes trouvent un interprétation physique en comparant avec la théorie de la diffusion de Buttiker-Landauer, adaptée au contacts supraconducteurs, une théorie connue sous le nom d' « échelle de MAR ». A l'équilibre $V=0$, nous avons obtenu des résultats analytiques pour le courant Josephson dans la limite adiabatique ou la fréquence de vibration est faible comparée au gap supraconducteur, qui est interprétée en terme des états liés d'Andreev avec une transparence aux contacts renormalisée par les phonons. Pour le futur, une extension de cette théorie au calcul du bruit (fonction de corrélation courant-courant) est envisagée. Le bruit peut en effet procurer une information supplémentaire sur la charge transmise à travers la jonction, et il serait intéressant d'étudier l'effet des phonons dans ce cadre.
Nous avons également considéré le cas des contacts supraconducteurs, mais cette fois pour les interactions fortes, et uniquement à l'équilibre ou le courant Josephson dépend de la différence de phase entre les deux supraconducteurs. Cette fois on s'intéresse à un diagnostique sur l'état des phonons sur le point quantique moléculaire. Nous trouvons que pour le régime de faible couplage tunnel, des états non-classiques de type « chat de Schrodinger » (une superposition d'états cohérents opposés) sont associés aux états du courant et donc aux liés d'Andreev dans la jonction. Ces états non classiques peuvent être
explicités en procédant à une mesure projective du courant. Pour des contacts transparents, nous avons montré que l'effet Josephson génère des fluctuations de phonon cohérentes, et induit des états quantiques « comprimés » de phonon, analogues aux états « comprimés » de photons en optique quantique : l'impulsion canoniquement conjuguée à la distorsion de la molécule possède des fluctuations inférieures a la valeur minimale habituelle de fluctuations du point zéro. La compression d'états de phonons s'observe pour une grande plage de paramètres : elle est contrôlée par la différence de phase et devient maximale près de la transition de polaron. La détection expérimentale de tels états comprimés pourrait être effectuée en nanoélectronique à l'aide de nanotubes suspendus. Il faudrait recourir à un diagnostique optique tel que l'effet Raman résonant, pour démonter l'existence de ces états de phonons non-classiques.
Une autre manière d'explorer les phénomènes cohérents dans le cadre du transport Josephson
est d'étudier les situations ou les degrés de liberté de spin des électrons du point quantique moléculaire et des électrodes sont importants. Nous avons donc calculé le courant Josephson
à travers un point quantique moléculaire doté d'un grand spin, qui possède une interaction d'échange avec l'électron du point quantique. Ce couplage d'échange peut donner lieu à une transition à l'état pi de la jonction (relation courant phase opposée par rapport a une jonction normale, de phase 0). La contribution relative du courant provenant des états liés d'Andreev
et du continuum détermine si la jonction est dans l'état 0 ou l'état pi. Un débouché possible de cette étude est d'étudier les effets de décohérence, et de rétroaction du supercourant sur la dynamique du spin moléculaire.
Dans un autre contexte, les effets de spin associé au courant Josephson ont été étudiés pour un point quantique possédant plusieurs nivaux, et sujet à l'interaction spin orbite Rashba et Dresselhaus. Pour un point quantique ne possédant qu'un seul niveau les effet du couplage spin orbite sont inexistants en l'absence d'un champ magnétique externe. En présence de ce dernier, le courant de ce point quantique possède des oscillations de type Datta Das en fonction du paramètre de couplage spin orbite multiplié par la longueur du point quantique.
Ces oscillations ont une amplitude de quelques dixièmes du courant nominal Josephson, et pourraient donc être observées expérimentalement. Le cas d'un point quantique possédant plusieurs niveaux est plus intéressant. Pour un point quantique à deux niveaux en particulier,
Le courant possède une dépendance sur le couplage spin orbite même en l'absence de champ magnétique. Le supercourant possède des maxima et des minima marqués pour certaines valeurs de ce couplage. Leur observation constituerait une première évidence du fonctionnement d'un transistor à effet spin orbite dont les bornes sont supraconductrices.
Dans le futur il serait intéressant d'inclure les interactions Coulombiennes sur le dot.
Nous avons développé en parallèle une théorie pour modéliser un bit quantique basé sur les états liés d'Andreev : un dispositif constitué d'un SQUID (dispositif d'interférométrie supraconducteur) et d'un contact ponctuel supraconducteur, combinant donc un circuit macroscopique et microscopique. Le contact ponctuel – qui implique une transparence
elevée entre les contacts, peut être vu comme un point quantique qui contient deux états fermioniques localisés, à leur tout couplés à la dynamique de la phase supraconductrice
(un mode bosonique local). Nous avons étudié la décohérence de ce bit quantique d'Andreev, associée à un couplage des électrons des contacts avec des modes de phonons acoustiques. La nature fermionique des nivaux d'Andreev n'affecte pas le pilotage du bit quantique, mais elle joue un rôle important en ce qui concerne sa décohérence : la relaxation et le déphasage induit
suivent une loi de puissance dans le temps plutôt qu'une exponentielle. De plus, nous avons trouvé que le taux de transition entre les nivaux du bit quantique, induit par les transition phononiques est réduit de manière considérable comparé au taux de transition électron-phonon dans les contacts : l'étalement de la fonction d'onde de ses niveaux dans les contacts
réduit l'espace de phase disponible pour ces transitions assistées par les phonons.
Dans une étude séparée, nous nous sommes intéressé à la mesure du bruit à haute fréquence ainsi qu'a celle des moments supérieurs du courant, à l'aide d'un circuit résonant en présence de dissipation. Le circuit résonant est couplé à un circuit mésoscopique placé dans le régime cohérent. L'information sur les moments supérieurs du courant est codée dans les histogrammes de la charge du condensateur du circuit résonant. La dissipation est prise en compte par le modèle de Caldeira Leggett, et il est essentielle de l'inclure pour obtenir des fluctuations de charge (donc un bruit mesuré) finies. Nous identifions également quelle
Combinaison des corrélateurs de courant entrent dans l'expression du troisième moment mesuré. Ce dernier fait appel à la même susceptibilité généralisée que pour le bruit mesuré, mais elle ne diverge pas dans la limite d'un circuit non dissipatif. Les prédictions sur la mesure de ces quantités sont testées pour le cas du bruit émanant d'un contact ponctuel.
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Nguyen, Thai Phu. "Conception et application d'un modèle de l'information routière et ses effets sur le trafic." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00626631.
Full textAbstract:
Les conditions de circulation sur un réseau routier subissent souvent de la congestion. Selon ses sources, la congestion routière peut être classée en deux catégories : la congestion récurrente déterminée par les lois de trafic et la congestion non-récurrente due aux incidents, accidents ou autres aléas sur la route. Grâce à l'avancement des technologies, notamment en informatique, communication et techniques de traitement des données, l'exploitant est devenu capable de détecter les perturbations, de mesurer les effets et même d'anticiper l'état du trafic afin de mieux adapter ses actions d'exploitation. L'information dynamique concernant les conditions de trafic permet aux usagers de réduire l'inconfort et d'effectuer leur choix d'itinéraire de manière plus raisonnable. Pour l'exploitant, le service d'information aux usagers peut servir à la gestion du trafic. Nous avons étudié la contribution potentielle de l'information dynamique au profit individuel des usagers et à la performance collective du système en prenant en compte : i) la congestion récurrente et non-récurrente ; ii) des différents comportements de choix d'itinéraire en fonction de l'accessibilité à l'information ; iii) d'autres actions de gestion du trafic menées par l'exploitant. Un modèle théorique avec une application analytique sur un réseau élémentaire de deux routes parallèles, une paire origine-destination et deux classes d'usagers respectivement informée ou non-informée nous a permis de retirer de nombreuses indications : i) la diffusion excessive de l'information avec un contenu " neutre " dégrade à la fois le profit individuel et la performance du système ; ii) l'information dynamique avec certain contenu " coopératif " peut contribuer l'optimisation du système sans causer le problème d'acceptabilité ; iii) l'information dynamique et d'autres mesures de gestion dynamique s'interagissent de manière complémentaire à l'optimisation du trafic
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Kaiser, Vojtech. "The Wien Effect in Electric and Magnetic Coulomb systems - from Electrolytes to Spin Ice." Thesis, Lyon, École normale supérieure, 2014. http://www.theses.fr/2014ENSL0942/document.
Full textAbstract:
Les gaz ou fluides de Coulomb sont composés de particules chargées couplées entre elles par interaction coulombienne à longue portée. De part la nature de ces interactions, la physique du gaz de Coulomb est très riche, comme par exemple dans des électrolytes plus ou moins complexes, mais aussi à travers l'émergence de monopôles magnétiques dans la glace de spin. Dans cette thèse nous nous intéressons au comportement hors d'équilibre des gaz de Coulomb et de la glace de spin. Au centre de cette étude se trouve le deuxième effet de Wien, qui est une croissance linéaire de la conductivité en fonction du champ électrique appliqué à un électrolyte faible. Ce phénomène est une conséquence directe de l'interaction coulombienne qui pousse les charges à se lier par paires ; le champ électrique va alors aider à dissocier ces paires et créer des charges mobiles qui amplifient la conductivité. Le deuxième effet de Wien est un processus hors-équilibre non-linéaire, remarquablement décrit par la théorie de Onsager. Nos simulations sur réseau permettent de découvrir le rôle de l'environnement ionique qui agit contre le deuxième effet de Wien, ainsi que de caractériser la mobilité du système et sa dépendance en fonction du champ externe. Les simulations nous ont aussi donné accès aux corrélations de charges qui décrivent le processus microscopique à la base de l'effet Wien. Enfin, nous regardons plus précisément le gaz émergent de monopôles dans la glace de spin, aussi appelé « magnétolyte », capable de décrire de manière remarquable les propriétés magnétiques de glace de spin. Nous décrivons la dynamique complète hors-équilibre de cette magnétolyte soumise à une forçage périodique ou une trempe dans un champ magnétique en incluant à la fois le deuxième effet de Wien et la réponse du réseau de spins qui est à la base de l'émergence des monopôles magnétiques. Tout au long, nous utilisons une simple extension des simulations de gaz de Coulomb sur réseau pour préciser nos prédictions. Il est très rare de trouver une théorie analytique du comportement hors-équilibre d'un système hautement frustré au-delà de la réponse linéaireA Coulomb gas or fluid comprises charged particles that interact via the Coulomb interaction. Examples of a Coulombic systems include simple and complex electrolytes together with magnetic monopoles in spin ice. The long-range nature of the Coulomb interaction leads to a rich array of phenomena.This thesis is devoted to the study of the non-equilibrium behaviour of lattice based Coulomb gases and of the quasi-particle excitations in the materials known as spin ice which constitute a Coulomb gas of magnetic charges. At the centre of this study lies the second Wien effect which describes the linear increase in conductivity when an electric field is applied to a weak electrolyte. The conductivity increases due to the generation of additional mobile charges via a field-enhanced dissociation from Coulombically bound pairs.The seminal theory of Onsager gave a detailed analysis of the Wien effect. We use numerical simulations not only to confirm its validity in a lattice Coulomb gas for the first time but mainly to study its extensions due to the role of the ionic atmosphere and field-dependent mobility. The simulations also allow us to observe the microscopic correlations underlying the Wien effect.Finally, we look more closely at the emergent gas of monopoles in spin ice—the magnetolyte. The magnetic behaviour of spin ice reflects the properties of the Coulomb gas contained within. We verify the presence of the Wien effect in model spin ice and in the process predict the non-linear response when exposed to a periodic driving field, or to a field quench using Wien effect theory. We use a straightforward extension of the lattice Coulomb gas simulations to refine our predictions. It is a highly unusual result to find an analytic theory for the non-equilibrium behaviour of a highly frustrated system beyond linear response
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Solminihac, Florence de. "Effets de perturbations magnétiques sur la dynamique de la barrière de transport dans un Tokamak : modélisation et simulations numériques." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4743/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse nous étudions l'impact de perturbations magnétiques résonnantes sur la dynamique de la barrière de transport dans un tokamak. Pour cela nous avons réalisé des simulations numériques tridimensionnelles de turbulence dans le plasma de bord du tokamak. Nos simulations numériques ont reproduit les résultats expérimentaux observés dans différents tokamaks. Dans le régime de confinement amélioré (mode H), la barrière de transport n'est pas stable : elle effectue des oscillations de relaxation, qui partagent des caractéristiques communes avec les "modes localisés au bord'' (Edge Localized Modes, ELMs). Ces ELMs ont à la fois des avantages et des inconvénients. D'un côté, ils permettent d'évacuer les impuretés présentes dans le coe ur du plasma. Mais d'un autre côté, la charge thermique induite sur la paroi pendant un ELM peut endommager les matériaux de première paroi. Pour cette raison, ils doivent être contrôlés. Cette thèse s'inscrit dans le contexte du projet ITER actuellement en construction en France. Sur ITER, le contrôle des ELMs sera indispensable en raison de la quantité d'énergie évacuée. Parmi les différentes façons de contrôler les ELMs, les perturbations magnétiques résonnantes (Resonant Magnetic Perturbations, RMPs) semblent prometteuses. Ces perturbations magnétiques résonnantes sont créées par des bobines externes. Nous nous plaçons dans le cas du tokamak TEXTOR et nous considérons deux configurations pour les bobines externes : dans un premier temps, une perturbation magnétique résonnante comprenant plusieurs harmoniques, qui permet d'avoir une zone stochastique au bord du plasma lorsque les chaînes d'îlots magnétiques se superposentIn this PhD thesis we study the impact of resonant magnetic perturbations on the transport barrier dynamics in a tokamak. In this goal we have performed turbulence tridimensional numerical simulations in the edge plasma of a tokamak, which reproduced the experimental results observed in different tokamaks. In the improved confinement regime (H mode), the transport barrier is not stable : it does relaxation oscillations, which share common features with the ``Edge Localized Modes'' (ELMs). These ELMs both have advantages and drawbacks. On the one hand, they enable to push away the impurities present in the plasma core. But on the other hand, the thermal load induced on the wall during an ELM can damage the first wall materials. For this reason, they must be controlled. This PhD thesis belongs to the frame of the ITER project, which is today in construction in France. On ITER the ELMs control will be compulsory due to the quantity of energy released. Among the different ways of controlling the ELMs, the resonant magnetic perturbations (RMPs) seem promising. These resonant magnetic perturbations are created by external coils. We consider the TEXTOR tokamak case and we consider two configurations for the external coils : first, a resonant magnetic perturbation with several harmonics, which enables to have a stochastic zone at the plasma edge when the magnetic island chains overlap ; then, a resonant magnetic perturbation with a single harmonic, which therefore creates a single magnetic island chain. In this PhD thesis, we focus on the non-axisymmetric equilibrium created in the plasma by the resonant magnetic perturbation
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Nadimi, Ebrahim. "Quantum Mechanical and Atomic Level ab initio Calculation of Electron Transport through Ultrathin Gate Dielectrics of Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Chemnitz, 2008. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-200800477.
Full textAbstract:
The low dimensions of the state-of-the-art nanoscale transistors exhibit increasing quantum mechanical effects, which are no longer negligible. Gate tunneling current is one of such effects, that is responsible for high power consumption and high working temperature in microprocessors. This in turn put limits on further down scaling of devices. Therefore modeling and calculation of tunneling current is of a great interest. This work provides a review of existing models for the calculation of the gate tunneling current in MOSFETs. The quantum mechanical effects are studied with a model, based on a self-consistent solution of the Schrödinger and Poisson equations within the effective mass approximation. The calculation of the tunneling current is focused on models based on the calculation of carrier’s lifetime on quasi-bound states (QBSs). A new method for the determination of carrier’s lifetime is suggested and then the tunneling current is calculated for different samples and compared to measurements. The model is also applied to the extraction of the “tunneling effective mass” of electrons in ultrathin oxynitride gate dielectrics. Ultrathin gate dielectrics (tox<2 nm) consist of only few atomic layers. Therefore, atomic scale deformations at interfaces and within the dielectric could have great influences on the performance of the dielectric layer and consequently on the tunneling current. On the other hand the specific material parameters would be changed due to atomic level deformations at interfaces. A combination of DFT and NEGF formalisms has been applied to the tunneling problem in the second part of this work. Such atomic level ab initio models take atomic level distortions automatically into account. An atomic scale model interface for the Si/SiO2 interface has been constructed and the tunneling currents through Si/SiO2/Si stack structures are calculated. The influence of single and double oxygen vacancies on the tunneling current is investigated. Atomic level distortions caused by a tensile or compression strains on SiO2 layer as well as their influence on the tunneling current are also investigatedDie vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Berechnung von Tunnelströmen in MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors). Zu diesem Zweck wurde ein quantenmechanisches Modell, das auf der selbstkonsistenten Lösung der Schrödinger- und Poisson-Gleichungen basiert, entwickelt. Die Gleichungen sind im Rahmen der EMA gelöst worden. Die Lösung der Schrödinger-Gleichung unter offenen Randbedingungen führt zur Berechnung von Ladungsverteilung und Lebensdauer der Ladungsträger in den QBSs. Der Tunnelstrom wurde dann aus diesen Informationen ermittelt. Der Tunnelstrom wurde in verschiedenen Proben mit unterschiedlichen Oxynitrid Gatedielektrika berechnet und mit gemessenen Daten verglichen. Der Vergleich zeigte, dass die effektive Masse sich sowohl mit der Schichtdicke als auch mit dem Stickstoffgehalt ändert. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wurde ein atomistisches Modell zur Berechnung des Tunnelstroms verwendet, welche auf der DFT und NEGF basiert. Zuerst wurde ein atomistisches Modell für ein Si/SiO2-Schichtsystem konstruiert. Dann wurde der Tunnelstrom für verschiedene Si/SiO2/Si-Schichtsysteme berechnet. Das Modell ermöglicht die Untersuchung atom-skaliger Verzerrungen und ihren Einfluss auf den Tunnelstrom. Außerdem wurde der Einfluss einer einzelnen und zwei unterschiedlich positionierter neutraler Sauerstoffleerstellen auf den Tunnelstrom berechnet. Zug- und Druckspannungen auf SiO2 führen zur Deformationen in den chemischen Bindungen und ändern den Tunnelstrom. Auch solche Einflüsse sind anhand des atomistischen Modells berechnet worden
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Iwan, Bianca. "Creating and Probing Extreme States of Materials : From Gases and Clusters to Biosamples and Solids." Doctoral thesis, Uppsala universitet, Molekylär biofysik, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-180997.
Full textAbstract:
Free-electron lasers provide high intensity pulses with femtosecond duration and are ideal tools in the investigation of ultrafast processes in materials. Illumination of any material with such pulses creates extreme conditions that drive the sample far from equilibrium and rapidly convert it into high temperature plasma. The dynamics of this transition is not fully understood and the main goal of this thesis is to further our knowledge in this area. We exposed a variety of materials to X-ray pulses of intensities from 1013 to above 1017 W/cm2. We found that the temporal evolution of the resulting plasmas depends strongly on the wavelength and pulse intensity, as well as on material related parameters, such as size, density, and composition. In experiments on atomic and molecular clusters, we find that cluster size and sample composition influence the destruction pathway. In small clusters a rapid Coulomb explosion takes place while larger clusters undergo a hydrodynamic expansion. We have characterized this transition in methane clusters and discovered a strong isotope effect that promotes the acceleration of deuterium ions relative to hydrogen. Our results also show that ions escaping from exploding xenon clusters are accelerated to several keV energies. Virus particles represent a transition between hetero-nuclear clusters and complex biological materials. We injected single mimivirus particles into the pulse train of an X-ray laser, and recorded coherent diffraction images simultaneously with the fragmentation patterns of the individual particles. We used these results to test theoretical damage models. Correlation between the diffraction patterns and sample fragmentation shows how damage develops after the intense pulse has left the sample. Moving from sub-micron objects to bulk materials gave rise to new phenomena. Our experiments with high-intensity X-ray pulses on bulk, metallic samples show the development of a transient X-ray transparency. We also describe the saturation of photoabsorption during ablation of vanadium and niobium samples. Photon science with extremely strong X-ray pulses is in its infancy today and will require much more effort to gain more knowledge. The work described in this thesis represents some of the first results in this area.
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Ameli, Mostafa. "Heuristic Methods for Calculating Dynamic Traffic Assignment Simulation-based dynamic traffic assignment: meta-heuristic solution methods with parallel computing Non-unicity of day-to-day multimodal user equilibrium: the network design history effect Improving traffic network performance with road banning strategy: a simulation approach comparing user equilibrium and system optimum." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSET009.
Full textAbstract:
Les systèmes de transport sont caractérisés de manière dynamique non seulement par des interactions non linéaires entre les différents composants, mais également par des boucles de rétroaction entre l'état du réseau et les décisions des utilisateurs. En particulier, la congestion du réseau impacte à la fois la répartition de la demande locale en modifiant les choix d’itinéraire et la demande multimodale globale. Selon les conditions du réseau, ils peuvent décider de changer, par exemple, leur mode de transport. Plusieurs équilibres peuvent être définis pour les systèmes de transport. L'équilibre de l'utilisateur correspond à la situation dans laquelle chaque utilisateur est autorisé à se comporter de manière égoïste et à minimiser ses propres frais de déplacement. L'optimum du système correspond à une situation où le coût total du transport de tous les utilisateurs est minimal. Dans ce contexte, l’étude vise à calculer les modèles de flux d'itinéraires dans un réseau prenant en compte différentes conditions d’équilibre et à étudier l’équilibre du réseau dans un contexte dynamique. L'étude se concentre sur des modèles de trafic capables de représenter une dynamique du trafic urbain à grande échelle. Trois sujets principaux sont abordés. Premièrement, des méthodes heuristiques et méta-heuristiques rapides sont développées pour déterminer les équilibres avec différents types de trafic. Deuxièmement, l'existence et l'unicité des équilibres d'utilisateurs sont étudiées. Lorsqu'il n'y a pas d'unicité, la relation entre des équilibres multiples est examinée. De plus, l'impact de l'historique du réseau est analysé. Troisièmement, une nouvelle approche est développée pour analyser l’équilibre du réseau en fonction du niveau de la demande. Cette approche compare les optima des utilisateurs et du système et vise à concevoir des stratégies de contrôle afin de déplacer la situation d'équilibre de l'utilisateur vers l'optimum du systèmeTransport systems are dynamically characterized not only by nonlinear interactions between the different components but also by feedback loops between the state of the network and the decisions of users. In particular, network congestion affects both the distribution of local demand by modifying route choices and overall multimodal demand. Depending on the conditions of the network, they may decide to change for example their transportation mode. Several equilibria can be defined for transportation systems. The user equilibrium corresponds to the situation where each user is allowed to behave selfishly and to minimize his own travel costs. The system optimum corresponds to a situation where the total transport cost of all the users is minimum. In this context, the study aims to calculate route flow patterns in a network considering different equilibrium conditions and study the network equilibrium in a dynamic setting. The study focuses on traffic models capable of representing large-scale urban traffic dynamics. Three main issues are addressed. First, fast heuristic and meta-heuristic methods are developed to determine equilibria with different types of traffic patterns. Secondly, the existence and uniqueness of user equilibria is studied. When there is no uniqueness, the relationship between multiple equilibria is examined. Moreover, the impact of network history is analyzed. Thirdly, a new approach is developed to analyze the network equilibrium as a function of the level of demand. This approach compares user and system optimums and aims to design control strategies in order to move the user equilibrium situation towards the system optimum
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Buguin, Arnaud. "Couches limites tridimensionnelles en hypersonique : effets du déséquilibre et du gradient d'entropie." Toulouse, ENSAE, 1997. http://www.theses.fr/1997ESAE0003.
Full textAbstract:
Les vitesses atteintes par les corps de rentrée sont très élevées, l'énergie cinétique est considérable. La quantité de chaleur mise en jeu est telle que l'écoulement hyperenthalpique devient le siège de processus physico-chimiques. Pour représenter l'écoulement, il est indispensable de préciser les interactions entre les phénomènes de déséquilibre thermochimique et les conditions aérodynamiques qui se traduisent par le couplage des équations cinétiques et de conservation. Les résultats de la thermodynamique statistique sont utilisés pour décrire les caractéristiques macroscopiques des espèces gazeuses. Les coefficients de transport sont obtenus selon la théorie cinétique de Boltzmann par des formulations simplifiées mais aussi plus générales pour le cas de mélanges complexes. La détermination des termes de production chimique et les différentes contributions aux termes sources des équations de relaxation vibrationnelle sont présentées en s'appuyant sur le schéma cinétique de l'air. La résolution des équations de couche limite de Prandtl ne permettant pas de tenir compte du rotationnel de l'écoulement extérieur, l'approche déficitaire a été étendue au cas des écoulements en déséquilibre. Cette technique repose sur la méthode des développements asymptotiques raccordés et permet d'assurer le raccord entre la solution visqueuse et la zone externe de fluide parfait. La mise en oeuvre numérique repose sur la méthode originale du code 3C3D permettant de conserver la forme cartésienne des équations de couche limite. Cette technique a été adaptée pour prendre en compte les phénomènes de relaxation et la formulation déficitaire. Enfin, des résultats de validation et d'application sont présentés sur différentes configurations.
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Schubert, Sven. "Stochastic and temperature-related aspects of the Preisach model of hysteresis." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Chemnitz, 2011. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-70798.
Full textAbstract:
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, das Preisach-Modell bezüglich stochastischer äußerer Felder und temperaturbezogener Aspekte zu untersuchen. Das phänomenologische Preisach-Modell wird oft erfolgreich angewendet, um Systeme mit Hysterese zu beschreiben. Im ersten Teil der Arbeit wird die Antwort des Preisach-Modells auf stochastische äußere Felder untersucht. Hier liegt das Augenmerk hauptsächlich auf der Autokorrelation; sie dient dazu den Einfluss des hysteretischen Gedächtnisses zu quantifizieren. Mit analytischen Methoden wird gezeigt, dass sich ein Langzeitgedächtnis, sichtbar in der Autokorrelation der Systemantwort, entwickeln kann, selbst wenn das treibende Feld unkorreliert ist. Im Anschluss werden diese Resultate, m.H. von Simulationen, auf äußere Felder ausgeweitet, die selbst Korrelationen aufweisen können. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit dem Einfluss einer endlichen Temperatur auf das Preisach-Modell. Es werden unterschiedliche Methoden besprochen, wie das Nichtgleichgewichtsmodell in seiner mikromagnetischen Interpretation mit Temperatur als Gleichgewichtseigenschaft verknüpft werden kann. Eine Formulierung wird genutzt, um die Magnetisierung von Nickelnanopartikeln in einer Fullerenmatrix zu simulieren und mit Experimenten zu vergleichen. Des Weiteren wird die Relaxationsdynamik des Gedächtnisses des Preisach-Modells bei endlichen Temperaturen untersuchtThe aim of this thesis is to investigate the Preisach model in regard to stochastically driving and temperature-related aspects. The Preisach model is a phenomenological model for systems with hysteresis which is often successfully applied. Hysteresis is a widespread phenomenon which is observed in nature and the key feature of certain technological applications. Further, it contributes to phenomena of interest in social science and economics as well. Prominent examples are the magnetization of ferromagnetic materials in an external magnetic field or the adsorption-desorption hysteresis observed in porous media. Hysteresis involves the development of a hysteresis memory, and multistability in the interrelations between external driving fields and system response. In the first part, we mainly investigate the response of Preisach hysteresis models driven by stochastic input processes with regard to autocorrelation functions to quantify the influence of the system’s memory. Using rigorous methods, it is shown that the development of a hysteresis memory is reflected in the possibility of long-time tails in the autocorrelation functions, even for uncorrelated driving fields. In the case of uncorrelated driving, these long-time tails in the autocorrelations of the system’s response are determined only by the tails of the involved densities. They will be observed if there are broad Preisach densities assigning a high weight to elementary loops of large width and narrow input densities such that rare extreme events of the input time series contribute significantly to the output for a long period of time. Afterwards, these results are extended by simulations to driving fields which themselves show correlations. It is shown that the autocorrelation of the output does not decay faster than the autocorrelation of the input process. Further, there is a possibility that long-term memory in the hysteretic response is more pronounced in the case of uncorrelated driving than in the case of correlated driving. The behavior of the output probability distribution at the saturation values is quite universal. It is not affected by the presence of correlations and allows conclusions whether the input density is much more narrow than the Preisach density or not. Moreover, the existence of effective Preisach densities is shown which define equivalence classes of systems of input and Preisach densities which lead to realizations of the same output variable. The asymptotic behavior of an effective Preisach density determines the asymptotic correlation decay of the system’s response in the case of uncorrelated driving. In the second part, temperature-related effects are considered. It is reviewed how the non-equilibrium Preisach model in its micromagnetic picture can be related to temperature within the framework of extended irreversible thermodynamics. The irreversible response of a ferromagnetic material, namely, Nickel nanoparticles in a fullerene matrix, is simulated. The model includes superparamagnetism where ferromagnetism breaks down at temperatures lower than the Curie temperature and the results are compared to experimental data. Furthermore, we adapt known results for the thermal relaxation of the system’s memory in the form of a front propagation in the Preisach plane derived basically from solving a master equation and by the use of a contradictory assumption. A closer look is taken at short time scales which dissolves the contradiction and shows that the known results apply, taking into account the fact that the dividing line propagation starts with an additional delay time depending on the front coordinates in the Preisach plane. Additionally, it is outlined how thermal relaxation behavior in the Preisach model of hysteresis can be studied using a Fokker-Planck equation. The latter is solved analytically in the non-hysteretic limit using eigenfunction methods. The results indicate a change in the relaxation behavior, especially on short time scales
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Debreux, Claire. "Ségrégation intergranulaire du bore dans l'austénite d'un acier trempant au bore : étude par tomographie atomique et modélisation." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMR066.
Full textAbstract:
Les aciers trempants au bore sont définis par une importante trempabilité. Cet effet est lié à la ségrégation intergranulaire du bore dans l’austénite. Dans ces aciers, deux mécanismes de ségrégations du bore coexistent généralement : la ségrégation à l’équilibre et la ségrégation hors-équilibre. Ils ont une force motrice et une cinétique différente, et donc une dépendance en température et en temps différente. Ainsi, selon les conditions de traitement thermique, la teneur en bore aux joints de grains austénitiques varie. L’objectif de cette thèse est de comprendre la ségrégation du bore aux joints de grains austénitiques selon les conditions de traitement thermique. Un traitement thermique a été étudié : austénitisation à 1000°C, suivie d’une trempe à 50°C/s jusqu’à 600°C, température à laquelle un traitement isotherme est effectué. L'étude comporte deux volets. L'un expérimental avec la quantification de la teneur interfaciale en bore par analyses en sonde atomique tomographique (APT). L'autre numérique avec le développement d'une modélisation de la cinétique de ségrégation qui intègre les deux types de ségrégations du bore. Une information sur ce qu’il se passe dans le grain et le joint de grains peut être extraite de la modélisation. Les mesures expérimentales sont réalisées après une trempe rapide (300°C/s) jusqu’à température ambiante dans l’ambition de figer l’état à étudier. La trempe conduit à une transformation de l’austénite en martensite. Dans cette configuration complexe, un protocole de microscopie corrélative a été mis au point afin de préparer des échantillons contenant un ancien joint de grains austénitiques (PAGB) pour l'analyse APT. Les analyses expérimentales montrent que d’autres éléments ségrègent aux PAGB en plus du bore (présence de C, P, Cr, V, Mo et Mn), ainsi qu’une absence de bore dans les joints de lattes martensitiques. L’étude des résultats APT et numériques montre que la trempe à 300°C/s, ne permet pas de figer l’état thermique, et qu’un enrichissement de l’interface à lieu lors de cette trempe. Enfin, comme attendu, une variation non monotone de la fraction atomique de bore au joint de grains a été observée à la fois expérimentalement et numériquement, et ce pour des temps de maintiens supérieurs à une seconde. Cependant l’échelle de temps entre la cinétique d’enrichissement de l’interface issue des simulations et celle issue des résultats expérimentaux est très éloignée. Cela peut provenir à la fois d’un jeu de paramètres numériques non adapté et des différences qui existent entre le modèle et la réalité expérimentale (effets de co-ségrégation, ou seconde trempe à 300°C/s, non pris en compte par le modèle). Les résultats obtenus se révèlent être très encourageants, et ouvrent de nombreuses perspectivesBoron steels are defined by a high hardenability. This effect is related to the intergranular segregation of boron in austenite. In these steels, two mechanisms of boron segregation generally coexist: equilibrium segregation and non-equilibrium segregation. They have a different driving force and kinetics, and accordingly a different temperature and time dependence. Thus, depending on heat treatment conditions, the boron content at austenite grain boundaries fluctuates. The thesis aims at understanding the boron segregation at austenite grain boundaries according to heat treatment conditions. A heat treatment was studied: austenitization at 1000°C, followed by a quenching at 50°C/s up to 600°C where an isothermal holding is carried out. This study is divided in two parts. First, an experimental part with the interfacial boron quantification by Atom Probe Tomography (APT) analysis. Second, a numerical part with the development of a modeling of the segregation kinetics which integrates both types of boron segregation. Informations about what is happening in the grain and the grain boundary can be extracted from the modeling. Experimental measurements are carried out after a fast quenching (300°C/s) down to room temperature with the ambition of freezing the studied state. This quench leads to an austenite-martensite transformation. In this complex configuration, a correlative microscopy protocol was developed to prepare samples containing a Prior Austenite Grain Boundary (PAGB) for APT analysis. Experimental analysis show that other elements segregate at PAGBs in addition to boron (presence of C, P, Cr, V, Mo and Mn), as well as an absence of boron in martensitic lath boundaries. A study of APT and numerical results shows that quenching at 300°C/s does not allow the thermal state to be frozen, an enrichment of the interface during this quenching takes place. Finally, as expected, a non-monotonic variation of the boron atomic fraction at grain boundary has been observed both experimentally and numerically, for hold times greater than one second. However, time scale between numerical and experimental interfacial enrichment kinetics is divergent. This can comes from both an unsuitable set of numerical parameters and from the differences which exist between the model and the experimental reality (effects of co-segregation or the second quenching at 300°C/s, which are not taken into account by the model). Results are proving to be very encouraging, and open up numerous perspectives
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Michel, Guillaume. "Parois et ondes de surface : dissipation, effet Doppler et interactions non linéaires." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEE038/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous étudions comment la présence de parois affecte les ondes de surface. La dissipation associée au mouillage, objet central des premiers chapitres, est abordée expérimentalement. Nous mesurons son évolution avec la taille du ménisque et montrons qu’en mouillage total des non-linéarités apparaissent dès que l’oscillation du ménisque atteint l’épaisseur des couches limites. Dans un deuxième temps, nous quantifions les échanges d’énergie ayant lieu lors de laréflexion d’une onde de surface sur une paroi oscillante, appelés effet Doppler généralisé. Après une mise en évidence expérimentale, une approche théorique les évalue et illustre comment leurs effets cumulatifs peuvent mener à des spectres en compétition avec ceux de la turbulence d’ondes. Finalement, nous traitons les interactions entre paquets d’ondes. En géométrie confinée, nous montrons que des résonances à trois ondes gravitaires sont autorisées. Dépassant la problématique des parois, nous caractérisons les interactions entre ondes gravitaires en milieu infini, puis décrivons les grandes échelles de la turbulence d’ondes capillaireIn this thesis, we study the impact of solid boudaries on surface waves. We first consider the dissipation caused by dynamical wetting. We experimentally show how the damping of surface waves evolves with the size of the meniscus and demonstrate that in perfect wetting it leads to a nonlinear behavior as soon as the meniscus oscillation amplitude compares to the thickness of the boundary layer. Secondly, we investigate energy exchanges through scales occuring when a surface wave reflects on an oscillating wall, the so-called generalized Doppler effect. We evidence the creation of Doppler-shifted waves, compute their amplitudes and illustrate how the continuous bouncing of surface waves on wavemakers may lead to self-similar spectra competing with the ones of wave turbulence. Finally, we focus on nonlinear interaction between surface waves. We prove that gravity waves can undergo triad resonances in confined geometry. Going beyond the consequencies of solid boundaries, we perform experiments on four-wave interactions in the gravity regime and describe large scales in capillary wave turbulence
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Tyl, Clémence. "Study of the memory effect in atmospheric pressure townsend discharges in nitrogen with addition of oxidizing gas : temporally and spatially resolved electrical and optical characterizations." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30296.
Full textAbstract:
Les procédés plasma utilisant des décharges à barrières diélectriques (DBD) à pression atmosphérique sont une bonne alternative aux plasmas froids à basse pression pour de nombreuses applications comme le traitement de surface, le dépôt de couches minces, la stérilisation etc. En effet, ils permettent de s'affranchir des systèmes de pompage et donc de réaliser des traitements sur de grandes surfaces directement implantables sur des lignes de production. Cependant, les DBD sont généralement filamentaires, ce qui conduit à des dépôts non homogènes. Dans certaines conditions expérimentales (géométrie, nature du gaz, excitation etc.), on peut néanmoins obtenir une décharge homogène conduisant à un traitement homogène des surfaces. Néanmoins, les caractéristiques des DBD homogènes ne sont pas identiques en tout point de l'espace, notamment en raison du flux de gaz, mais aussi dans le cas de matériaux diélectriques avec un gradient de propriétés ou dans le cas de décharges auto-organisées. Afin de mieux caractériser la distribution spatiale de la décharge, un outil de mesure de densités locales de courant a été développé au cours de cette thèse. En effet, les mesures électriques sont un bon outil de caractérisation de la décharge donnant accès à de nombreux paramètres (courant de décharge, tension gaz, puissance dissipée etc.). Néanmoins, le courant mesuré est intégré sur toute la surface des électrodes. Pour pouvoir mesurer les courants localement, l'électrode de masse de la cellule de décharge de dimension 3×3 cm2 a été divisée en 64 segments, et un système d'acquisition a été développé afin de pouvoir acquérir les 64 courants mesurés simultanément avec une fréquence d'échantillonnage suffisante pour le traitement des données. Ce nouvel outil de diagnostics électriques peut être corrélé temporellement et spatialement à des mesures optiques par caméra intensifiée iCCD couplée à différents filtres optiques, donnant des informations sur les densités de certaines espèces dans le plasma. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre la dissipation de puissance locale et de caractériser plus finement les espèces mises en jeu et les différents régimes de décharge, notamment l'obtention d'un régime homogène. Les DBD homogènes sont initiées par un claquage de type Townsend. Pour cela, une source de production d'électrons est nécessaire entre deux décharges, quand le champ électrique est inférieur au champ de claquage. Ce claquage est lié à un effet mémoire d'une décharge à l'autre, visible sur les mesures électriques, avec un saut du courant de décharge. Les hypothèses sur l'origine de cet effet mémoire peuvent être séparées en deux catégories.[...]Plasma processes at atmospheric pressure using Dielectric Barrier Discharges (DBD) are a good alternative to low pressure non-thermal plasma processes for various applications such as surface treatment, thin-film coating, sterilization etc. Indeed, they can be operated without complex vacuum facilities and allow the treatment of large surfaces that can be implemented directly into assembly lines. However, DBDs are usually filamentary, leading to non-homogeneous depositions on the treated surfaces. In certain condition depending on the experimental parameters (geometry, gas nature, power supply, etc.), a homogeneous discharge can be obtained leading to a uniform surface treatment. Nevertheless, even in the homogeneous mode, the DBDs properties are not necessarily the same at any point on the discharge surface, because of the gas flow circulation in particular, but also in case of materials with a properties gradient, or in case of self-organization phenomena. In order to better characterize the spatial distribution of the discharge, a new local electrical diagnostic tool to measure the local current densities has been developed during this thesis. Indeed, electrical measurements are widely used to characterize the DBDs as they give access to various parameters such as the gas voltage, discharge current, dissipated power etc. However, the measured current is integrated on all the surface of the electrodes. To be able to measure the local currents, the 3×3 cm2 ground electrode from the discharge cell has been divided into 64 segments, and a data acquisition system has been developed in order to simultaneously acquire the 64 measured currents with a high enough sampling rate for the data processing. This new electrical diagnostic tool can be correlated in time and space with optical measurements with an intensified iCCD camera, coupled with optical filters, to obtain information on the densities of some species in the plasma. The aim of this thesis is to better understand to local power dissipation, and to refine the characterization of the involved species in the different discharge regimes, especially to obtain a homogeneous regime. Homogeneous DBDs are ignited by a Townsend breakdown. For a Townsend breakdown to occur, a production source of seed electrons is necessary between two discharges, when the electric field is lower than the breakdown voltage. This breakdown is related to a memory effect from one discharge to the following one, that is visible on the electrical measurements with a discharge current jump. The hypotheses on the memory effect origin can be separated into two categories.[...]
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Hannaoui, Rachid. "Simulation par Dynamique Moléculaire des Propriétés de Transport (Masse et Chaleur) de Fluides Confinés." Thesis, Pau, 2012. http://www.theses.fr/2012PAUU3010/document.
Full textAbstract:
Le comportement d’un fluide confiné dans un milieu poreux peu perméable (micro- and méso-pores) a été étudié en ce qui concerne ses propriétés de diffusion de masse, de conductivité thermique et de thermodiffusion. Pour ce faire des simulations de dynamique moléculaire hors équilibre ont été réalisées sur des mélanges binaires modèles placés dans des conditions thermodynamiques diverses, confinés dans des milieux poreux de géométrie lamellaire de différentes natures (lisse ou atomique, plus ou moins adsorbant) en utilisant l’ensemble __//_ et l’ensemble grand canonique. Les résultats ont montré que les effets du milieu poreux sur les propriétés de transport sont d’autant plus marqués que lataille de pore est petite, que l’adsorption est forte et que la température est basse. Les résultats ont permis d’évaluer quantitativement ces effets. Il a aussi été montré que la rugosité des murs a un impact très important sur le coefficient de diffusion de masse et non négligeable sur celui de thermodiffusionThe aim of this work was to study how a fluid confined in a low permeability porous medium (micro- and meso-porous) behaves concerning its properties of mass diffusion, thermal conductivity and thermal diffusion. For this purpose, non-equilibrium molecular dynamics simulations have been performed on simple binary mixtures placed in various thermodynamic conditions, confined in a porous medium of lamellar geometry of different types (structure-less or atomistic, more or less adsorbent) in __//_ and grand canonical ensembles. The results show that the effects of porous medium on transport properties are more pronounced when the pore size is small, the adsorption is strong and the temperature is low. The results allowed to evaluate these effects quantitatively. In addition, it has been found that the wall roughness has a major impact on the mass diffusion coefficient and a non negligible one on the thermal diffusion coefficient
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Bertrand, Corentin. "Algorithme Monte-Carlo pour les systèmes quantiques à fortes interactions et hors d'équilibre en nanoélectronique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAY030.
Full textAbstract:
Les problèmes quantiques à plusieurs corps hors d'équilibre concentrent de plus en plus d'attention en physique de la matière condensée. Par exemple, les systèmes d'électrons en interaction soumis à un champ électrique externe (constant ou variable) sont un sujet d'étude important en nanoélectronique, mais aussi plus récemment en science des matériaux, afin d'identifier de nouveaux états de la matière hors d'équilibre. Dans cette thèse, une nouvelle méthode numérique et générique a été conçue pour ces systèmes, et appliquée au modèle d'impureté d'Anderson. Ce modèle représente fidèlement un point quantique couplé à une ou plusieurs électrodes, et rends compte à l'équilibre de l'effet Kondo : une manifestation des interactions Coulombiennes au sein du point quantique. Cette méthode a permis d'observer la disparition de l'effet Kondo lorsque le point quantique est conduit hors d'équilibre par une différence de potentiel. Le cœur de la méthode utilise un algorithme Monte-Carlo Quantique diagrammatique. Il s'agit d'une version optimisée de l'algorithme de Profumo et al. [Phys. Rev. B 91, 245154 (2015)], qui calcule des observables dépendantes du temps ou des fonctions de corrélations à travers leurs séries de perturbation en puissances de la force de l'interaction U. Le problème de la divergence de ces séries à grand U est traité par une méthode de resommation robuste. Elle analyse la structure analytique des séries dans le plan complexe en U afin de proposer une régularisation sur mesure par transformation conforme du plan complexe. En post-traitement, une technique Bayésienne permet d'inclure des informations non perturbatives pour réduire les barres d'erreurs qui ont été exacerbées par la resommation. Cette méthode pourrait être appliquée à l'étude de matériaux hors d'équilibre grâce aux algorithmes de "quantum embedding", comme la théorie dynamique de champs moyen, qui permettent l'étude de modèles de réseaux par la résolution d'un problème d'impureté autocohérentNon-equilibrium quantum many-body problems are attracting increasingly more attention in condensed matter physics. For instance, systems of interacting electrons submitted to an external (constant or varying) electric field are studied in nanoelectronics, and more recently in materials, for the search of novel non-equilibrium states of matter. In this thesis, we developed a new numerical generic method for these problems, and apply it to the Anderson impurity model. This model is a good representation of a quantum dot coupled to one or several leads, and gives rise at equilibrium to the Kondo effect --- a manifestation of Coulomb interactions within the dot. We apply our method to compute the collapse of the Kondo effect when the quantum dot is driven out of equilibrium by a voltage bias. Our method is based on a diagrammatic Quantum Monte Carlo (QMC) algorithm. The QMC is an optimized version of the algorithm of Profumo et al. [Phys. Rev. B 91, 245154 (2015)], which computes time-dependent observables or correlation functions as perturbation series in the interaction strength U. To address the problem of diverging series at large U, we constructed a robust resummation scheme which analyses the analytical structure of the series in the U complex plane, for proposing a tailor-made regularization method using a conformal transform of the complex plane. As a post-treatment, a Bayesian technique allows to introduce non-perturbative information to tame the exacerbation of error bars caused by the resummation. We emphasize the potential application to study non-equilibrium materials through "quantum embedding" schemes, such as the Dynamical Mean Field Theory (DMFT), which allow to study lattice models through solving a self-consistent impurity model
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Wirnsberger, Peter. "Computer simulation and theoretical prediction of thermally induced polarisation." Thesis, University of Cambridge, 2018. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/282988.
Full textAbstract:
In this thesis, we study the phenomenon of thermally induced polarisation using a combination of theory and computer simulation. Molecules of sufficiently low symmetry exhibit thermo-molecular orientation when subjected to a temperature gradient, leading to considerable electrostatic fields in polar liquids. Here, we first use non-equilibrium molecular dynamics simulations to study this interesting effect numerically. To this end, we propose an integration algorithm to impose a constant heat flux in simulations and show that it greatly improves energy conservation compared to a previous algorithm. We next investigate the thermal polarisation of water and find that truncation of electrostatic interactions can lead to severe artefacts, such as the wrong sign of polarisation and an overestimation of the electric field. We further show that the quadrupole-moment contribution to the electric field is significant and responsible for an inversion of its sign. To facilitate the theoretical description of electrostatic interactions, we propose a new dipolar model fluid as a perturbation of a Stockmayer fluid. Using this modified Stockmayer model, we provide numerical evidence for the recently proposed phenomenon of thermally induced monopoles. We show that the electrostatic field generated by a pair of heated/cooled colloidal particles immersed in such a solvent can be trivially described by two Coulomb charges. Finally, we propose a mean-field theory to predict the thermo-polarisation effect exhibited by our model fluid theoretically, and demonstrate near quantitative agreement with simulation results.
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Berrada, Salim. "Etude théorique de nouveaux concepts de nano-transistors en graphène." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01059811.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l'étude théorique de nouveaux concepts de transistors en graphène par le formalisme des fonctions de Green dans l'hypothèse du transport balistique. Le graphène est un matériau bidimensionnel composé d'atomes de carbone organisés en nid d'abeille. Cette structure confère des propriétés uniques aux porteurs de charge dans le graphène, comme une masse effective nulle et un comportement ultra-relativiste (fermions de Dirac), ce qui conduit à des mobilités extraordinairement élevées. C'est pourquoi des efforts très importants ont été mis en œuvre dans la communauté scientifique pour la réalisation de transistors en graphène. Cependant, en vue de nombreuses applications, le graphène souffre de l'absence d'une bande d'énergie interdite. De plus, dans le cas des transistors conventionnels à base de graphène (GFET), cette absence de bande interdite, combinée avec l'apparition de l'effet tunnel de Klein, a pour effet de dégrader considérablement le rapport I_ON/I_OFF des GFET. L'absence de gap empêche également toute saturation du courant dans la branche N - là où se trouve le maximum de transconductance pour des sources et drain dopés N - et ne permet donc pas de tirer profit des très bonnes performances fréquentielles que le graphène est susceptible d'offrir grâce aux très hautes mobilités de ses porteurs. Cependant, de précédents travaux théorique et expérimentaux ont montré que la réalisation d'un super-réseau d'anti-dots dans la feuille de graphène - appelée Graphene NanoMesh (GNM) - permettait d'ouvrir une bande interdite dans le graphène. On s'est donc d'abord proposé d'étudier l'apport de l'introduction de ce type de structure pour former canal des transistors - appelés GNMFET - par rapport aux GFET " conventionnels ". La comparaison des résultats obtenus pour un GNM-FET avec un GFET de mêmes dimensions permettent d'affirmer que l'on peut améliorer le rapport I_ON/I_OFF de 3 ordres de grandeurs pour une taille et une périodicité adéquate des trous. Bien que l'introduction d'un réseau de trous réduise légèrement la fréquence de coupure intrinsèque f_T, il est remarquable de constater que la bonne saturation du courant dans la branche N, qui résulte de la présence de la bande interdite dans le GNM, conduit à une fréquence maximale d'oscillation f_max bien supérieure dans le GNM-FET. Le gain en tension dans ce dernier est aussi amélioré d'un ordre de grandeur de grandeur par rapport au GFET conventionnel. Bien que les résultats sur le GNM-FET soient très encourageants, l'introduction d'une bande interdite dans la feuille de graphène induit inévitablement une masse effective non nulle pour les porteurs, et donc une vitesse de groupe plus faible que dans le graphène intrinsèque. C'est pourquoi, en complément de ce travail, nous avons exploré la possibilité de moduler le courant dans un GFET sans ouvrir de bande interdite dans le graphène. La solution que nous avons proposée consiste à utiliser une grille triangulaire à la place d'une grille rectangulaire. Cette solution exploite les propriétés du type "optique géométrique" des fermions de Dirac dans le graphène, qui sont inhérentes à leur nature " Chirale ", pour moduler l'effet tunnel de Klein dans le transistor et bloquer plus efficacement le passage des porteurs dans la branche P quand le dopage des sources et drains sont de type N. C'est pourquoi nous avons choisi d'appeler ce transistor le " Klein Tunneling FET " (KTFET). Nous avons pu montrer que cette géométrie permettrait d'obtenir un courant I_off plus faible que ce qui est obtenu d'habitude, pour la même surface de grille, pour les GFET conventionnels. Cela offre la perspective d'une nouvelle approche de conception de dispositifs permettant d'exploiter pleinement le caractère de fermions de Dirac des porteurs de charges dans le graphène.
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Fuchs, Florian. "Feldeffekttransistoren auf Basis von Kohlenstoffnanoröhrchen: Vergleich zwischen atomistischer Simulation und Bauelementesimulation." Master's thesis, Universitätsbibliothek Chemnitz, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-157276.
Full textAbstract:
Kohlenstoffnanoröhrchen (CNTs) sind vielversprechende Kandidaten für neuartige nanoelektronische Bauelemente, wie zum Beispiel Transistoren für Hochfrequenzanwendungen. Simulationen CNT-basierter Bauelemente sind dabei unverzichtbar, um deren Anwendungspotential und das Verhalten in Schaltungen zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf einen Methodenvergleich zwischen einem atomistischen Ansatz basierend auf dem Nichtgleichgewichts-Green-Funktionen-Formalismus und einem Modell zur numerischen Bauelementesimulation, welches auf der Schrödinger-Gleichung in effektiver-Massen-Näherung basiert. Ein Transistor mit zylindrischem Gate und dotierten Kontakten wird untersucht, wobei eine effektive Dotierung genutzt wird.
Es wird gezeigt, dass die Beschränkungen des elektronischen Transports durch Quan-
teneffekte im Kanal nur mit dem atomistischen Ansatz beschrieben werden können. Diese Effekte verhindern das Auftreten von Band-zu-Band-Tunnelströmen, die bei der numerischen Bauelementesimulation zu größeren Aus-Strömen und einem leicht ambipolaren Verhalten führen. Das Schaltverhalten wird hingegen von beiden Modellen vergleichbar beschrieben. Durch Variation der Kanallänge wird das Potential des untersuchten Transistors für zukünftige Anwendungen demonstriert. Dieser zeigt bis hinab zu Kanallängen von circa 8 nm einen Subthreshold-Swing von unter 80 mV/dec und ein An/Aus-Verhältnis von über 10⁶.
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Borazjani, Sara. "Analytical modelling of two-phase multi-component flow in porous media with dissipative and non-equilibrium effects." Thesis, 2016. http://hdl.handle.net/2440/106453.
Full textAbstract:
Hereby I present a PhD thesis by publications. The thesis includes five journal papers, of which two have already been published and three have been submitted for publication and are presently under review. The journals include high-impact-factor ones (Water Resources Research, Applied Mathematics Letters and Transport in Porous Media), and also Journal of Petroleum Science and Engineering, which is a major academic journal in petroleum industry. The thesis develops a new version of so-called splitting theory. The current 2006- version of the theory encompasses analytical modelling of thermodynamicallyequilibrium conservation law systems for two-phase multicomponent flow in porous media. The theory allows the derivation of numerous analytical solutions. The thesis generalizes the splitting method and applies it for flow systems with dissipation, nonequilibrium phase transitions and chemical reactions. It is shown how the general n×n system is split into an (n-1)×(n-1) auxiliary system and one scalar lifting equation. The auxiliary system contains thermodynamic parameters only, while the lifting equation contains transport properties and solves for phase saturation. First application of the splitting method is developed for low-salinity waterflooding. Two major effects are accounted for: the wettability alternation and the induction of fines migration, straining and attachment. One-dimensional (1D) problems of sequential injection of high-salinity water slug, low salinity water slug and high-salinity water chase drive corresponds to one of the most promising modern processes of Enhanced Oil Recovery, which currently is under intensive investigation in major world oil companies. Both auxiliary and lifting problems allow for exact solutions. The exact analytical solution consists of implicit formulae for profiles of phase saturations, salinity and fine particle concentrations. The exact solution allows for deriving explicit formulae in oil recovery. The solution permits the comparative study of the impact of both effects, which are the wettability alternation and the induction of fines migration, on incremental recovery. It was found out that both effects are significant for typical values of the physics constants. The exact solution allows for multi-variant study to optimize the injected water composition in a concrete oilfield. The second application of the splitting method corresponds to 1D displacement of oil by a low-salinity polymer slug followed by a low-salinity water slug and, finally, high salinity water chase drive. This problem corresponds to the Enhanced Oil Recovery Method that merges two traditional methods of polymer- and low-salinity water-floods. The exact analytical solutions are the result of the splitting system. The method was also generalized for the case of several low-salinity slugs and Non- Newtonian properties of the polymer solution. The exact solution yields explicit formulae for propagation of saturation and concentration shocks, dynamics of different flow zones and explicit formulae for incremental oil recovery. The analytical model developed allows optimizing polymer concentration and its slug size, salinity concentration and sizes of slugs for secondary and tertiary oil recovery. The third application of the new splitting method is oil displacement by suspensions and colloids of solid micro particles. The injection of one suspension or colloid with multiple particle capture mechanisms is assumed. The novelty of this work is considering numerous particle capture mechanisms and kinetic equations for the capture rates, which do not have a conservation law type. However, the system is susceptible for splitting by the introduction of Lagrangian co-ordinate and using it instead of time as an independent variable in the general system of Partial Differential Equations (PDEs). Introduction of the concentration potential linked with retention concentrations yields an exact solution for auxiliary problem. The exact formulae allow predicting the profiles and breakthrough histories for the suspended and retained concentrations and phase saturations. It also allows the calculation of penetration depth. The analytical models derived in the thesis are applicable also in numerous environmental and chemical engineering processes, including the disposal of industrial wastes in aquifers with propagation of contaminants and pollutants, industrial water treatment, injection of hot- or low-salinity water into aquifers and water injection into geothermal reservoirs.Thesis (Ph.D.) (Research by Publication) -- University of Adelaide, Australian School of Petroleum, 2016.
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Viddal, Candice April Harder. "Non-equilibrium effects in nanoparticulate assemblies, bond-disordered ferromagnets, and collections of two-level subsystems." 2009. http://hdl.handle.net/1993/3123.
Full textAbstract:
The central concern of this thesis is the study of non-equilibrium behaviour in magnetic materials and its interpretation within the framework of the Preisach model of hysteresis. Comprehensive experimental characterizations of the field and temperature and time dependence of a suite of standard magnetic response functions have been performed on a variety of magnetic materials, including a naturally occurring mineral of nanodimensional titanomagnetite particles embedded in volcanic glass, a compressed powder of nanodimensional magnetite particles immobilized in an organic binder, a thin film of nanodimensional Fe particles embedded in alumina, and a series of sintered, bond-disordered CaxSr1-xRuO3 ferromagnets. The measurements were compared with numerical simulations based on a model Preisach ensemble of thermally activated two-level subsystems, characterized individually by a double well free energy profile in a two-dimensional configuration space, an elementary moment reversal, a dissipation field and a bias field, and characterized collectively by a distribution of these characteristic fields. Our efforts were concentrated on two principal spheres of investigation. (1) By performing detailed numerical simulations of the relaxation response of model Preisach collections of two-level subsystems under the same field and temperature protocols used to probe experimentally the relaxation dynamics of spin glasses, we have been able to show that aging, memory and rejuvenation effects are ubiquitous features of all materials which possess a broad distribution of free energy barriers which block the approach to thermal equilibrium. (2) We propose a general strategy for isolating and quantifying the two principal mechanisms, thermal fluctuations and barrier growth, which are jointly responsible for shaping the measured temperature dependence of the magnetic properties of all magnetic materials which exhibit a history dependent response to an external field excitation, and is based on the analysis of viscosity isotherms and, in particular, on a plot of T ln(tr/0) versus Ha , where tr is the time at which a viscosity isotherm measured in a field Ha at temperature T reverses sign. When thermal activation dominates barrier growth, this plot will yield a universal curve while, in the opposite limit the plot fractures into a family of isothermal curves. The strategy is applied to the analysis of each magnetic material listed above.February 2009
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Gehlen, Sebastian von [Verfasser]. "Minimal stochastic models for non-equilibrium effects and atomic-scale friction phenomena / Sebastian von Gehlen." 2009. http://d-nb.info/1000291197/34.
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SaldivarMassimi, Heriberto, and 何聖廷. "Numerical Study of Rarefaction Effects and Thermochemical Non-equilibrium Problems on Hypersonic Flows around Space Vehicles." Thesis, 2013. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/13314730350830538638.
Full textAbstract:
碩士國立成功大學
航空太空工程學系碩博士班
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The present work focuses on the problem of aerothermodynamics of space vehicles with rounded edges on the hypersonic segment of the flight trajectory. Firstly, the in-house Navier-Stokes solver, UNIC-UNS code, with the slip boundary condition is used to simulate the flows around a spherical- nosed cylinder at different Knudsen numbers and Mach numbers, and compared with DSMC computations for validation. The Navier-Stokes simulations are in good agreement with that of DSMC. The hypersonic flows over the European eXPErimental Re-entry Test-bed (EXPERT) model are then simulated for a wide range of flow regimes, which correspond to the expected descent trajectory with allowance for rarefaction and thermochemical nonequilibrium. Three dimensional CFD analyses are presented for the complete geometry of the capsules considering the air dissociation and its effects on the flow structure and on the force and thermal loads for the hypersonic segment of the flight as a precursor to the future studies and to provide the scientific community with quality data that can be used to improve tools for the design of hypersonic vehicles.
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Carvalho, Vítor Manuel Costa. "Non-Keynesian Effects of Fiscal Policy in a New-Keynesian General Equilibrium Model for the Euro Area." Doctoral thesis, 2009. https://repositorio-aberto.up.pt/handle/10216/112855.
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Carvalho, Vítor Manuel Costa. "Non-Keynesian Effects of Fiscal Policy in a New-Keynesian General Equilibrium Model for the Euro Area." Tese, 2009. https://repositorio-aberto.up.pt/handle/10216/112855.
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