拓扑绝缘体表面电子在非均匀磁场下的束缚态与能谱

计算了拓扑绝缘体表面上狄拉克电子在磁势约束下的能谱,分别就圆形和环形约束量子点给出了通过磁势垒约束狄拉克电子形成束缚态的条件.量子点半径趋于零时,狄拉克电子占据朗道能级,半径增大时出现(n,m)态和(n,-m)态的简并.环形量子点中内外半径之比小于某个临界值时,才会出现束缚态,反之,退化到朗道能级.这些束缚能级可以通过改变约束半径或磁场大小来调制,对设计拓扑保护的量子器件有重要应用.     

石墨烯磁势垒量子点的能级结构

研究了磁势垒量子点中有质量和无质量Dirac粒子的能级结构。通过求解Dirac方程,利用数值计算出圆内圆外磁矢势方向相同和相反以及有质量时量子点的能谱结构。研究表明,当圆内圆外的磁矢势方向相同时,随着量子点半径的增加,能级的变化体现出量子点内外磁场的竞争关系。与量子点内外的磁矢势方向相同显著不同,量子点内外的磁矢势方向相反时,量子点外的磁场占主导地位,其引起的朗道能级始终出现。质量的引进让系统转化为一个反量子点,且有质量Dirac粒子能级的平方获得一个跟质量相关的平移。     

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.     

氢原子在均匀磁场中的运动

对氢原子在均匀磁场中的运动进行了探讨。在忽略抗磁项情况下,系统是规则运动,相轨迹为稳定的同心圆;能量本征态是ｌ混合区为转子态或振子态,能级的移动有不同的值。在考虑抗磁项情况下,相轨迹随着ε的增加,由规则运动转变成混沌运动。在强磁场下,能谱为朗道能谱。     

低温强磁场下Er3Ga5O12中Er3+离子基态的理论研究

用量子理论计算了单晶Er3 Ga5 O12（简写为ErGaG）石榴石的Er^3＋离子基态^4I 15／2的基本特性。在晶场作用下，Er^3＋离子的能级是二重简并的，劈裂的能级与晶场系数有关。在外加磁场的作用下，简并态消除，并且随着外磁场的增大，劈裂能级间距也增大。能级与能级之间出现了相互作用。当外磁场为零时，磁化强度为零，体现了ErGaG是顺磁材料。     

与二维电子气耦合的双量子点中的自旋极化输运

研究磁场作用下与左右两个二维电子气耦合的双量子点系统中的自旋极化输运过程.结果发现当两个量子点靠近时,电导中会出现Dicke效应导致的不对称尖峰.随着量子点间的距离增大,Dicke尖峰变宽并向低能级方向移动.当磁场只施加在二维电子气中时,量子点中的电导是自旋无极化的;但是当量子点的能级发生塞曼分裂时,电导中自旋朝上和朝下电导的尖峰在能量空间向相反方向移动,但保持大小不变.计算结果还发现两个量子点能级的差会在电导的Dicke尖峰附近产生额外的谷,并降低尖峰的高度.所研究的结构有望用于自旋过滤或分离装置.     

极性晶体膜中的磁极化子的能谱

本文计及了纵光学声子和面光学声子,利用 Haga 的方法,得到了极性晶体膜中磁极化子的能谱.并讨论了朗道能级的修正与磁场和膜厚的关系.数值计算表明,当膜极薄时膜中磁极化子呈现为二维的特征;在随着膜厚的增加,磁极化子性质趋向三维的情形.     

在磁场中非极化束缚锂量子点的低态能谱

使用少体物理方法, 研究在任意磁场中非极化束缚锂量子点的低态能谱. 带正电杂质束缚的二维3电子量子点被称为束缚锂量子点, 其中正杂质位于z轴上且与束缚锂量子点所在平面（x y平面）相距为d. 研究表明, 当电子自旋为非极化时, 束缚锂量子点的低态能谱受磁场B和距离d的影响, 其最低态角动量L随B和d的变化而跃迁, 并从动力学方面进行了分析.      

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。     

一维量子点链中的共振隧穿带结构

利用传输矩阵方法,对电子在两个量子点和多个量子点组成的一维链中的共振隧穿现象进行了研究.结果表明:两个量子点时,有共振隧穿发生;增加量子点的个数,共振峰会发生劈裂,且峰的个数与量子点数目相等.该结论与超晶格结构中电子共振劈裂理论一致.进一步增加量子点的个数时,共振能量在2个量子点的共振能级附近进行展宽并形成一个准连续的带状结构.     

拓扑平带上的分数量子反常霍尔效应（一）

拓扑平带模型属于著名Haldane模型的扩展版本,至少有一个能带具有非平庸的拓扑性质,即有非零的陈数（Chernnumber）,而且该能带的带宽很窄,同时与其他能带间有较大能隙．最近通过对拓扑平带上强关联相互作用的费米子和玻色子品格体系的系统数值进行研究,发现了一类新奇的阿贝尔型和非阿贝尔型分数量子霍尔效应．新发现的分数量子霍尔效应不同于传统朗道能级上的连续型分数量子霍尔效应,无须外加强磁场,有较大特征能隙,可在较高温度下存在,无需单粒子朗道能级,不能用常规Laughlin波函数描述．这些无外加磁场、无朗道能级的分数化现象,定义了一类新的分数拓扑相,也称为分数陈绝缘体,其中的分数量子霍尔效应也称为分数量子反常霍尔效应．该新领域在近期引起了国际凝聚态物理学界的研究热情与广泛关注．对笔者与合作者在该领域的系列研究工作进行综述介绍,以期引起国内外同行的进一步研究兴趣．     

拓扑平带上的分数量子反常霍尔效应(二)

拓扑平带模型属于著名Haldane模型的扩展版本,至少有一个能带具有非平庸的拓扑性质,即有非零的陈数(Chern number),另外,该能带的带宽很窄,且与其他能带间有较大能隙.通过对拓扑平带上强关联相互作用的费米子和玻色子晶格体系的系统数值研究,发现了一类新奇的阿贝尔型和非阿贝尔型分数量子霍尔效应.新发现的分数量子霍尔效应不同于传统朗道能级上的连续型分数量子霍尔效应,无须外加强磁场,有较大特征能隙,可在较高温度下存在,无需单粒子朗道能级,不能用常规Laughlin波函数来描述.这些无外加磁场、无朗道能级的分数化现象,定义了一类新的分数拓扑相,也称为分数陈绝缘体,其中的分数量子霍尔效应也称为分数量子反常霍尔效应.该新领域在近期引起了国际凝聚态物理学界的研究热情与广泛关注.对笔者与合作者在该领域的系列研究工作进行了综述介绍,以期引起国内外同行的进一步研究兴趣.     

强磁场条件下垒D-心的多电子效应（英文）

利用无规相近似 ,讨论了长波极限强磁场条件下垒 D-心的多电子效应 .发现垒 D-心的本征能量随朗道能级填充因子作周期性振荡 ,且温度的降低加剧了这种振荡 ;当填充因子为偶数时 ,其本征能量的绝对值最大 ,此时电子气对库仑势的屏蔽效应最弱 .     

二类超导体中涡旋晶格激发谱的非微扰计算

磁场中二类超导体的Abrikosov涡旋晶格态中存在着两种激发子: 声学光子模和声学声子模。其中声学声子模是一种Goldstone Boson软模, 即静止质量为零的一种元激发。作者从Ginburg-Landau模型出发,对二类超导体最低Landau能级近似模型中, 使用改进的高斯变分法, 非微扰地计算了声学声子模和声学光子模的色散关系。     

BiFeO_3多铁Landau模型的修正

考虑到Landau自由能在平衡态时必须是稳定的以及Landau唯象模型中的每一个序参量都必须是实数,BiFeO_3材料的Landau自由能展开系数被重新计算.利用这些参数,模拟了电滞回线、磁滞回线和随外加磁场变化的磁电耦合系数,理论结果与最近报道的实验结果吻合得很好.     

盒形量子点多电子系统基态能和化学势的计算

根据密度泛函理论,用自洽迭代和变分法求解有电场和磁场下的三维盒形量子点中电子(N=1～12)的薛定谔方程,对绝对零度情况下处于基态的电子的总能量和化学势进行了数值计算,并讨论了电场和磁场对量子点中电子基态能量的影响,得出了盒形量子点中多电子系统的一些基态性质.     

表面激子在磁场中的性质

本文采用微扰的方法讨论了极性晶体表面的激子在磁场中的性质。在忽略激子于反冲效应中发射的不同波矢的虚声子之间的相互作用的近似下,导出了表面激子的自陷能、电子-空穴间的有效作用势、重整化质量以及激子-声子-磁场三者之间的耦合能。我们发现表面激子的自陷能与晶体的电子-空穴质量比有关,但是对于任意的电子-空穴质量比,表面激子都是自陷的。我们还发现:由于表面声子对表面激子运动的影响,使得表面激子在磁场中的抗磁性能移有所减弱。并就磁场不存在时,和其它理论进行了比较,结果表明:我们的工作改进了其它理论。     

强磁场对中心放置正电荷的GaAs量子环能量的影响

 利用B样条技术研究强磁场中GaAs量子环的能量和量子尺寸效应。计算结果表明: 强磁场下 （B>3T）, 量子环的基态能量E1和库仑能的绝对值EC随着磁场强度B的增大而增大。对应不同角动量（m=-1,-2,-3）,E1-B曲线的间距被放置在中心的正电荷的库仑场拉宽; 基态能量E1随量子环半径r0的变化曲线出现一个极小值位置r00,r00随着B的增加而减小。在不同磁场下的E1-r0曲线的间距被放置在中心的正电荷的库仑场拉近, 库仑能的绝对值EC随着r0的增大而线性减小; 基态能量E1随着谐振子势ω0的增大而增大。库仑场使不同角动量(m=-1,-2,-3）下的E1-ω0曲线出现交叉现象,能级次序发生了变化。库仑能的绝对值EC随ω0的增加而非线性减小。