磁场下量子点中二电子系统的自旋振荡

研究了磁场下量子点中二电子系统的低激发态能谱 ,考察了电子 -声子相互作用对能谱的影响 .以 In Sb半导体材料为对象进行了数值计算 ,并将结果与他人的二维简化模型的结果进行了对比 .发现在此三维系统中仍可出现自旋振荡现象 ,但能级随磁场的增大要比二维结果变化缓慢 ,且基态能级交替点向强磁场方有向明显移动 .     

与铁磁导体耦合的量子点中非线性热自旋效应

研究与两个铁磁导体耦合的单个量子点中热梯度产生的纯自旋流。发现热梯度和电子库的铁磁性会在量子点能级离开电子-空穴对称点时产生较强的自旋压。自旋压的大小和方向可以通过改变热梯度的方向来调整。当两个铁磁引线的磁化方向为相互平行时,自旋压的绝对值最小,而当两个引线中的磁矩为反平行时,自旋压的强度会显著增大。     

与铁磁电极耦合的双量子点中近藤效应的研究

研究了与铁磁电极耦合的串连双量子点中的平衡和非平衡近藤效应,同时考虑了两侧电极中自旋极化的态密度为平行和反平行的情况。结果表明,每个量子点的平衡态密度在平行情况下只有一个尖峰,当有外加偏压的时候,这个尖峰将分裂为两个;在反平行情况下,每个量子点的平衡态密度有两个尖峰,分别对应与电子的两种不同自旋取向,自旋向下和向上的态密度双峰之间的距离将在外加偏压的影响下分别增大和减少。在反平行情况下,每一种自旋成份的微分电导只有一个尖峰,并且分别在费米面之上和之下;而在平行情况下,每种自旋成份的微分电导都有两个尖峰,其中自旋朝下的微分电导尖峰较高。     

双量子点系统中热压作用下的自旋过滤效应

研究与两个金属电极耦合的顺序连接双量子点系统中热压作用下的自旋极化电流.在震荡磁场的作用下,两个量子点之间的耦合强度变得和自旋有关,并对电流的强度和共振峰产生影响.在量子点内库伦相互作用为零时,随着两个量子点中不同自旋方向电子耦合强度差值的增大,自旋朝上的电流出现明显的双峰结构,而自旋朝下电流保持单峰结构,并且强度变弱,使得电流的自旋极化率增大,产生理想的自旋过滤效果.这种现象在器件两端的温度差较小的条件下也能够出现,是设计灵敏、低能耗的热自旋电子学器件的理想情况.量子点内的库伦相互作用会使得电流的峰产生进一步的分裂,从而在更多的量子点能级处出现一种自旋方向的电流为峰值,而一种自旋方向的电流为极小值的情况.通过调整量子点间自旋相关的耦合强度的符号,可以控制能够隧穿通过结构的电子的自旋方向.     

Woods-Saxon限制势两电子量子点的自旋单态—三重态跃迁(英文)

使用Woods-Saxon限制势,研究了磁场对二维两电子量子点系统的影响,研究方法的优点是在模型位阱中可以通过两个参数改变限制范围.计算是在有效质量近似框架下采用矩阵对角化方法进行,发现了一个基态行为(自旋单态-三重态跃迁)作为磁场强度的函数.此外还发现Woods-Saxon限制垒的位置和斜率对二维两电子量子点系统的基态跃迁和低激发态性质是重要的.     

量子点光跃迁性质的研究

针对半导体量子点中电子的光跃迁性质进行了研究 ,建立起盘形量子点模型 ,具体分析了该模型的电子结构和电子态 .讨论了光场作用下 ,量子点中电子的跃迁几率、跃迁频率、选择定则和能级结构 ,并给出了吸收系数α的解析表达式和相应的吸收曲线 .最后 ,还讨论了量子点光跃迁性质对尺寸的依赖性以及此模型的一维、二维过渡 .结果表明 ,当束缚增强 ,能级随半径变小而增高 ,能级差变大 ;而且 ,吸收峰随尺寸减小向短波方向移动 ,即发生蓝移     

交换耦合双能级量子点的全计数统计

基于粒子数分辨的量子主方程,研究了自旋交换耦合双能级量子点中的电子全计数统计,给出了平均电流、散粒噪声和偏斜度.库仑排斥和交换作用导致了平均电流中的小平台;散粒噪声和铁磁电极的极化率以及量子点与电极的不对称耦合密切相关.极化率和量子点电极不对称耦合越大,超泊松散粒噪声越容易出现.当两个自旋单态通道能级参与输运时散粒噪声会大大降低,而当两个自旋三重态通道能级同时参与输运时散粒噪声则会明显增大.     

量子点输运系统中电子的等待时间分布

基于散射理论和紧束缚模型研究了单能级量子点连接两个导线时电子的等待时间分布,讨论了偏压、通道数、温度对等待时间分布的影响。当量子点能级与电极费米面对齐时,等待时间分布不依赖于偏压。当量子点能级偏离了费米面时,分布函数的峰值随着偏压增加而增加,等待时间分布向短时方向移动。对于双通道量子点系统,零等待时间时等待时间分布不为零,而且随着量子点能级偏离费米面,零等待时间时等待时间分布概率降低。随着左导线所加温度降低等待时间分布的极大值向长时间方向移动,而且最大分布概率略有降低,但温度的影响主要是在最大分布概率附近,对长时概率分布影响较小。     

自旋轨道耦合对串联双量子点电子全计数统计特性的影响

基于粒子数分辨的量子主方程,研究了具有自旋轨道耦合效应的串联双量子点体系的电子计数统计特性。通过分析电极的自旋极化率、量子点的点间隧穿耦合强度以及其能级失谐对前三阶累积矩的影响,发现当量子点的点间隧穿耦合强度与量子点电极耦合强度处于同一量级,且两个量子点的能级失谐大于其自旋轨道耦合强度数倍(约5~10)时,对于电极自旋极化率较大的情形,在仅有单占据态到空占据态参与电子输运的偏压区域内,自旋轨道耦合效应对电流的前三阶累积矩,尤其是高阶累积矩,有一个明显的影响。特别是,通过调节两个量子点的能级失谐,可以找到一个高阶电流累积矩基本上与自旋轨道耦合强度成正比的区域。因此,可以基于电流高阶累积矩定性获取串联双量子点的自旋轨道耦合参数,为其在固态量子计算中的应用提供理论基础。     

无序杂质、磁场对“三明治”式二维系统电导的影响

为研究二维电子系统中电子输运的问题及在磁场作用下二维无序杂质系统电导的物理性质,通过运用格林函数以及散射矩阵理论的方法,在格点模型的基础上,对"三明治"式二维电子系统电导的量子化现象进行了分析。导线与散射体的接触减小了系统的电导,削减了电导量子台阶现象,使得系统的电导随着导线与介质间耦合的变小而降低;当系统受到外磁场作用时,系统电导的变化随着磁场的变化表现出周期性震荡行为,这种震荡变化的剧烈程度与电子的能量有关;受杂质散射的影响,系统电导随无序杂质浓度的增大而减小,在某些特殊掺杂的浓度下,对于一些特殊的电子能量,系统的电导可以达到理想情况下的阶梯值。研究成果对于"三明治"式二维电子系统电导的进一步研究具有借鉴意义。     

量子体系中外场对体系熵的影响

讨论并计算了量子情况下磁场中二维电子气体系的熵，发现存在磁场时二维电子气体系的熵有可能大于无磁场时的熵，从而证明了对于在外场下的量子体系Ｂａｉｅｒｌｅｉｎ的观点不成立。     

人造双原子分子的自旋极化电子输运

利用非平衡格林函数方法研究了Aharonov-Bohm环中人造双原子分子的自旋极化电子输运性质.计算了量子点中自旋相关的占有数、自旋积累以及系统总电导和自旋极化率.发现两电极之间的耦合强度以及量子点之间的耦合强度对系统自旋相关输运性质以及总的电导有重要影响.     

两电子量子环的磁场效应

使用矩阵对角化方法,研究了磁场中两电子量子环自旋单态和三重态的电学和光学性质,发现磁场强度对两电子量子环的能谱和光吸收有强烈的影响.计算结果显示两电子量子环的光吸收系数可以达到107/m,这个结果要比两电子量子点高一个数量级.通过引入磁场和改变量子环半径可以获得较大的吸收系数.     

特殊多量子点分子中的电导率及赛贝克效应

研究与两个普通金属电极相连并同时与三个量子点分子耦合的单个量子点中电导率性质和热电效应.结果发现当三个量子点分子的能级都相同时,单个量子点中电导率几乎不受二者之间耦合强度的影响,但赛贝克效应的品质因数(Figure of merit)却随着耦合强度的增大明显增大.如果量子点分子中的能级不同,单个量子点的电导率尖峰会因为量子干涉效应而发生分裂,并导致赛贝克效应的加强,其品质因数的值可以达到20左右,远远超过体材料的最佳值.     

受多体效应影响的平行双量子点结构中的自旋输运

采用非平衡态格林函数方法,研究了一个三电极的平行双量子点结构中由局域Rashba型自旋轨道耦合诱导的自旋极化的电子输运.结果发现,当电子从"源"电极经量子点区到两个"漏"电极时,它能根据自身的自旋态选择终端,即自旋极化和自旋分离可在这一结构同时实现.同时发现,量子点内的库仑相互作用对该体系的自旋输运性质有重要影响,其中有额外电极与之耦合的量子点中的库仑相互作用的强度对自旋输运起主要调节作用.     

多端口二维电子气输运特性研究

运用表面格林函数方法研究在多端口二维电子气系统中加入自旋轨道耦合的热电效应-自旋能斯特效应.数值计算表明:当Rashba与Dressehaus自旋轨道耦合强度取值不一样时,就会出现自旋能斯特效应,且随磁场的倒数呈现一系列的振荡结构,同时随着自旋轨道耦合强度的增大或磁场的减弱而增强.     

半导体T-stub波导中电子的磁输运

用格点格林函数理论研究与两个引线连接的T-stub量子波导中电子输运性质。通过调节施加在波导一端上的栅压,可以在其上面定义一个侧臂。侧臂的存在使得电子在运动过程中发生量子干涉效应,从而对透射概率或电流、电导有明显的作用。外加垂直磁场能够改变不同自旋方向电子的能量和干涉效应,能够进一步调控上述物理量。本文研究的系统可以用作量子调制三极管,在半导体器件设计中有实际的应用价值。     

带电粒子在磁场中运动的量子效应

带电粒子在磁场中的运动,如果用经典力学分析,它做等距螺旋运动,是在垂直磁场平面内两个相互垂直方向的简谐振动和沿磁场方向匀速运动的合成.如果考虑它的量子效应,在垂直磁场方向是二维各向同性谐振子的运动,它的能级是分立的,对应的波函数是几率波函数.用此来解释磁聚焦现象:当大量带电粒子会聚在焦平面上时,不是100%地会聚到一点上,而是呈几率分布.     

圆盘形石墨烯量子点电子能态的尺寸效应

通过数值求解电子的狄拉克方程研究了半径为R的圆盘形石墨烯量子点的电子能谱,获得了扶手型和锯齿型两种边界的石墨烯量子盘在有、无外加磁场下电子的能级随量子盘半径的变化关系.研究发现,无外加磁场时,电子能级随着量子盘半径的增大而降低,半径越小,降低得越快;在有磁场时,扶手型量子盘出现了简并的最低朗道能级,且半径越大,简并度越高;在有磁场时,锯齿型量子盘随着半径的增大量子数m为正值的能态减少,m为负值的能态增多,即能谱图中出现了能谱往左边倾斜的现象.     

抛物型量子点的非线性光学整流研究

在紧凑密度矩阵方法和迭代法的框架下,从理论上研究了抛物型量子点（QDs）在不同的量子点半径、宽度以及外加电场和磁场下光学整流（OR）系数。在有效质量近似下,计算了量子点中电子的受限波函数和能量。给出了典型GaAs/AlGaAs抛物型量子点的数值结果。通过研究发现,非线性光学整流系数受到量子点的宽度、半径以及电场和磁场的强烈影响。在考虑电场和磁场的影响时,峰值向高能量方向移动。