含单势垒量子隧穿结构电子稳恒输运中的接点效应(英文)

基于散射矩阵理论和费米-托马斯近似,通过对含单势垒的量子隧穿结构的研究,得到了稳恒输运中介观结构的电导特性.结果表明,稳恒条件下接触效应对介观体系中的电子透射以及内部特征势有明显的影响;电势降所呈现的电导特性与经典电路中的基尔霍夫定律相违背,整个介观体系的电阻不能简单地视为接触电阻和散射电阻串联,必须考虑接点和介观器件间的量子相干性.因此,接点效应对于进一步研究介观体系中的电子输运起到非常重要的作用     

一维介观环系统的输运性质

从紧束缚模型出发，通过求散射矩阵，系统计算介观环系统的透射系数，讨论其在磁场调制下的输运性质。     

对称环型介观结构中电子的输运性质

采用介观结构中一维量子波导理论，在给定结点处波函数的边界条件情况下，研究对称环型介观结构的量子干涉晶体管中的电子输运特征，具体讨论了gate长度L以及环周长对电子输运性质的影响。     

四端介观量子网络中电子的相干输运性质

采用解线性方程组的方法研究了同时存在磁通和Rashba自旋一轨道耦合的四端介观量子网络中电子的相干输运性质．计算结果表明,该量子网络中电子的相干输运是量子干涉和自旋进动的联合效应。这种四端多通道结构为调制电子的相干输运提供了更多的选择。     

双量子点与Majorana费米子级联结构中的散粒噪声

考虑两个量子点分别与拓扑超导纳米线两端的Majorana费米子串联耦合,利用粒子数表象下的量子主方程,研究其中电子的输运特性.存在Majorana费米子时,稳态电流差随着隧穿率的增大呈非对称分布,电子散粒噪声谱相干振荡,且零频噪声明显增强.当系统耦合强度变化时,散粒噪声进一步揭示了Majorana费米子对体系电荷输运的影响.因此,电流差结合电子散粒噪声可以表征量子点与拓扑超导体混合结构中是否存在Majorana费米子.     

内含一个气泡介观环的电子输运性质

采用介观结构中一维量子波导理论，在给定节点处波函数的边界条件情况下，研究了内含一个气泡的介观环结构的电子输运特性。结果表明，在这一介观结构中，反共振（T=0）现象在零极对称传输振幅中得到很好的描述，并且电子透射几率随环半长以及气泡半长的改变均做周期性振荡．     

正交电场作用型自旋场效应管的自旋极化控制

研究了电场调控型自旋场效应管的量子输运过程.该场效应管主要由双正交电场和Rashba自旋轨道耦合共同调制.运用散射矩阵方法并结合介观体系的相关输运理论,揭示了自旋场效应管在各参数调控下的自旋量子输运过程,其自旋输运规律可由相关理论给予解释.数值计算表明,与平行电场相比,对于自旋轨道耦合型自旋场效应管的量子输运,垂直电场的调制能够导致更加明显的自旋翻转.     

嵌入并联耦合量子点的介观环路的磁极化传输电流

利用格林函数并借助于双杂质的Anderson模型的哈密顿，研究了相干输运通过一嵌入并联耦合量子点（DQD）的非平衡介观电路的磁极化电流的性质，得到了一些新的结果：在有限温度下，磁极化传输电流（MPC）在满足一定的条件会发生方向的反转而突出了MPC对介观电路的磁极化特点，由于加在DQD两端的偏压和电路所处的低温度环境都是实验可以达到的，MPC也达到了利用纳米技术可以观察的程度．     

正交电场作用型自旋场效应管的自旋极化控制（英文）

研究了电场调控型自旋场效应管的量子输运过程。该场效应管主要由双正交电场和Rashba自旋轨道耦合共同调制。运用散射矩阵方法并结合介观体系的相关输运理论,揭示了自旋场效应管在各参数调控下的自旋量子输运过程,其自旋输运规律可由相关理论给予解释。数值计算表明,与平行电场相比,对于自旋轨道耦合型自旋场效应管的量子输运,垂直电场的调制能够导致更加明显的自旋翻转。     

金属点接触中的量子化电导

用三维－一维－三维（３Ｄ－１Ｄ－３Ｄ）模型，研究了介观尺寸的弹道电子输运．利用单电子近似和模匹配技术求解三维自由电子气中的单电子薛定谔方程，得出了以２ｅ２／ｈ为单位的量子化电导．与２Ｄ－１Ｄ－２Ｄ模型体系中的结果不同，该模型体系出现了基于方位角简并的、以２×２ｅ２／ｈ为单位的电导量子化现象     

2016年凝聚态物理学热点回眸

 为盘点2016年凝聚态物理学领域的进展,以电子负折射现象的发现、氦III的新相中观察到半量子涡旋、实现功能氧化物界面处的自旋电荷转化、发现马约拉纳费米子存在的关键证据、在声学拓扑绝缘体实现声子的量子自旋霍尔效应等成果比例,简述了低维量子体系、关联体系、拓扑体系、带隙调控及量子计算等方向的进展。     

多散射杂质对二维电子系统输运特性的影响

利用散射矩阵理论研究了含有多个矩形散射杂质二维系统中电子输运问题.绝对零度下,电导随入射电子能量增大,呈台阶式上升形式;杂质宽度的减小使得电导的量子化现象增强;杂质长度的增大,使得电导在最初阶段急剧减小,而后呈现周期性振荡;随着散射杂质数量的增加,电导由急剧减小也呈现周期性振荡.温度的升高使得电导台阶倾斜,量子化现象逐...     

含非均匀结构量子波导中6支振动模中的声子输运和热导

利用散射矩阵方法,研究非均匀结构调制的半导体量子波导中6支最低弹性声子模的输运系数与热导性质.研究结果表明:当4支最低声学声子模的截止频率为0Hz且当频率接近于0Hz时,透射系数总为1;当2支光学模的截止频率大于0Hz且当频率接近截止频率时,透射系数总为0;声子模的输运系数、量子化热导平台以及热导性质与量子点的结构密切相关;在极低温度下,扭转模的热导对结构最敏感,而随着温度的增大,压缩模与y方向的弯曲声学模的热导对量子点的结构最敏感;改变量子点的结构能有效调节6支单模的热导.     

六角密排格子ISING（S=1）反铁磁体的零温相图

本文利用文献[1]所发展的量子多体方法,变S=1的Ising体系为粒子数不守恒的费米体系,严格地求得了具有近邻和次近邻相互作用的六角密排Ising反铁磁体在外场下的基态能量和完整的零温相图。     

^3He（^4He）-H2碰撞体系的相互作用势及微分散射截面的理论研究

运用量子化学从头计算方法,在CCSD（T）／aug—cc—pvtz和CCSD（T）／cc-pvtz理论水平下,计算了^3He（^4He）-H2相互作用能数据,采用Murrell—Sorbie势函数（M-S势）拟合了^3He（^4He）原子与H2分子各向异性相互作用势,并用公认精确度较高的密耦方法计算了^3He（^4He）-H2碰撞体系的微分散射截面,总结了微分散射截面的变化规律。研究表明：拟合势不但表达形式简洁,而且较好地描述了^3He（^4He）-H2体系相互作用的各向异性特征。     

氧化物材料中赝能隙对输运性质的影响

在ｔ－Ｊ模型和Ｆｅｒｍｉｏｎ－Ｓｐｉｏｎ理论的框架下,研究了强关联氧化物超导材料的输运性质,在最佳掺杂区,系统的电阻与温度是线性关系。在欠掺杂区域,由于在低温情况下存在赝能隙减弱了带电粒子的散射,导致了电阻由在高温时与温度的线性关系转变成为低温时偏离线性关系。     

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。     

Majorana束缚态对正常金属/三量子点/超导结构输运性质的影响

正常金属/量子点/超导结构可以产生Andreev反射现象,如果在量子点上耦合Majorana束缚态(MBSs),其Andreev反射电导将发生特殊的变化,因而可用于探测MBSs.研究了MBSs对连接在正常金属和超导体之间的线型三量子点输运性质的影响,发现零费米能处的Andreev反射电导在不考虑MBSs之间的耦合时始终等于0.5G₀(G₀=2e²/h),不受量子点能级、量子点间耦合强度、量子点与电极之间耦合强度的影响,具有明显的鲁棒性.     

二维拓扑超导体拓扑数的计算

研究了具有自旋轨道耦合的二维晶格模型的的拓扑结构.\ 平庸与非平庸拓扑区域以能带的能隙关闭为界.\ 首先将KITAEV 的Majorana 拓扑数$M(H)$ 推广到二维情况,在动量空间计算了二维晶格的Majorana 拓扑数和相图.\ 由$M(H)=-1$确定的非平庸拓扑区与用TKNN宇称确定的非平庸拓扑区完全一致,证明Majorana 拓扑数与TKNN 宇称是一致的.\ 但Majorana 拓扑数比TKNN宇称的计算简单.\ 文章还计算了有限宽无穷长带的能带和波函数.\ 如果参数取在非平庸参数区则长带的能带显示 Majorana零能模,而且波函数分布在长带的边界上.\ 如果参数取在平庸参数区,则能带不受拓扑保护;系统不出现零能态,或者出现偶数个零能态.     

An electronic Mach-Zehnder interferometer

Double-slit electron interferometers fabricated in high mobility two-dimensional electron gases are powerful tools for studying coherent wave-like phenomena in mesoscopic systems. However, they suffer from low visibility of the interference patterns due to the many channels present in each slit, and from poor sensitivity to small currents due to their open geometry. Moreover, these interferometers do not function in high magnetic fields--such as those required to enter the quantum Hall effect regime--as the field destroys the symmetry between left and right slits. Here we report the fabrication and operation of a single-channel, two-path electron interferometer that functions in a high magnetic field. This device is the first electronic analogue of the optical Mach-Zehnder interferometer, and opens the way to measuring interference of quasiparticles with fractional charges. On the basis of measurements of single edge state and closed geometry transport in the quantum Hall effect regime, we find that the interferometer is highly sensitive and exhibits very high visibility (62%). However, the interference pattern decays precipitously with increasing electron temperature or energy. Although the origin of this dephasing is unclear, we show, via shot-noise measurements, that it is not a decoherence process that results from inelastic scattering events.