文档介绍：河北科技大学
硕士学位论文
含时外场作用下量子点序列的自旋极化输运
姓名:张伟
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:王爱坤;安兴涛
2012-12
摘要本文对自旋电子学的发展历史、现状、基本理论、应用前景等情况作了全面的综述。介绍了介观系统的定义、研究方法及输运现象,并推导出自旋轨道耦合哈密顿我们研究的物理模型为瓸环嵌入平行的双量子点结构,含时甦场只辐照到左右导线而不辐照到势垒及量子点,左右导线与量子点的耦合项与时间无关时,量子点能级为不含时单能级且不考虑能级简并,通过控制左右外场与量子点的栅极电压即可以控制左右及量子点内能级的移动。在绝热近似下,给出了考虑轨道耦合时的系统哈密顿,同时也给出了系统的各种格林函数和自能的矩阵形式。从系统的哈密顿量出发,利用非平衡格林函数方法,推导出系统瞬时电流、平均电流及平均占有数的公式。采用语言编程及自洽等方法对电子的平均占有数、瞬时电流和平均电流等进行了数值计算。主要计算结果如下:诓煌獬∽饔孟拢缌髑叱氏植煌翁6猿坪蓖獬∽饔檬保缌曲线呈现旁带效应,并且外场振幅越大,曲线的主峰高越小,旁带峰值却越大;在非对称含时场作用下,外场强度越大,电流的峰值及负电流绝对值也越大,且负电流极大值附近也出现一个“凸起”。豢悸亲孕斓礼詈鲜保猿坪蓖獬∑德蔆拇笮【龆ㄗ排源宓奈恢茫在量子点内能级为砌∞,±处形成旁带共振峰,峰间距为欢嵌称场作用时,∞较小时,曲线峰“窄而高”,较大时,曲线峰“宽而低”。悸亲孕斓礼詈鲜保猿平槐渫獬∽饔孟拢缌髑叩拿扛鲋鞣寮芭源峰均被分裂为两个峰;量子点内的粒子占有数发生了变化,自旋向上与自旋向下的粒子占有数不再相等,因此量子点内产生了自旋极化。环中两量子点内的自旋积累是相反的,所以两点中的自旋极化也是相反的。猿坪背∽饔孟拢珹分械拇磐ㄓ胱孕斓礼詈瞎餐龆ㄗ抛孕ɑ流。磁通和自旋轨道耦合都会引起环中两路波函数的位相差,两者对电子自旋向上和自旋向下波函数引起的位相差各不相同,一般情况下会引起自旋极化。可根据对自旋极化程度的需求调节磁通和自旋轨道耦合参数,使其达到预期目的。如,在我们所取的模型中,磁通和自旋轨道耦合引起的位相同时取万/保孕蛏嫌胱孕向下的电流曲线分离,自旋向下的电流主峰及旁带峰分裂为两个峰,而自旋向上的电流曲线却没有此现象。“台阶”变化,“台阶”宽度为嵌猿坪背∽饔檬保颐峭ü扑惴⑾郑灰Q∪『鲜实耐獬∑德省⒋摘要量。●
通与自旋轨道耦合,不仅可以使自旋向上与自旋向下的电流极化,还可能使自旋向上与向下的电流流向反向。最后是我们对本文工作的总结,并对介观物理领域前景做简单的展望。关键词介观系统:量子点:自旋极化;自旋轨道耦合;瞬态输运;非平衡格林函河北科技大学硕士学位论文数
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,物理学的研究范围越来越广,经典物理学己不能满足人类对物理知识的渴求,物理学的研究对象从宏观世界慢慢地过渡到了微观领域。电子技术的发展为微观物理学研究提供了现实的可能性。科技的竞争使人们不断地追求“小尺寸、高效率”的电子器件。世纪年代,“介观系统”的概念走进了物理学领域。介观系统的尺寸介于宏观与微观之间,研究理论涉及到量子力学与统计力学。对于宏观系统,尺寸远远大于电子的平均自由程与位相相干长度。与宏观体系相比,介观系统主要有两个特点:一、不连续性:电子的电荷不连续,例如单电子隧穿现象。二、相干性:即通过介观区域后,电子的波函数保持位相相干。介观体系的尺寸由相位相干长度厶决定。当温度在几保=鹗舻南辔幌喔沙ざ可以达到微米级,半导体则可更长。当前的加工技术完全可以为介观体系的研究提供实验基础。人们可以从不同角度研究介观体系的各种性质。例如介观系统的能谱、量子受限效应、共振隧穿效应、库伦阻塞、输运性质、光学性质等。其中研究最广泛的是体系的输运性质。即介观体系接上电极,研究电子通过体系的输运情况。近些年来,介观系统输运的研究工作大都以/异质结;⌒纬的二维电子气、量子线⒒蛄孔拥6韵蟆F渲辛孔拥阕为组成介观体系的基础被广泛研究。量子点,类似孤立的原子或分子,又称人造原子或量子箱。三维受限系统,具有分立的束缚态的谱。在二维电子气的基础上,对二维电子气导电层的两个维度进一步限制,系统变成了零维系统,也就是量子点。量子点的制备方法通常有化学溶胶法、自组成法、微影蚀刻法、分闸法等。图是以/为底材采用分闸法产生的量子点影像,通过调节栅极电压来控制量子点的大小和形状。量子点的尺寸大约从几十纳米到几百纳米,点内是一系列离散化的能级。通过调节