势垒对量子线电子输运性质的影响

理论研究了势垒对量子线中电子弹道输运性质的影响．我们采用了转移矩阵方法和截断近似技术．计算结果表明,当不存在势垒时,量子线的电导呈现出台阶的性质．电导的每一台阶对应于一横向能级被占据．当量子线的一边存在势垒时,电导的台阶特征仍能保持．但当量子线的两边都存在势垒时,电导的台阶特征被破坏了．     

硅烯上的克莱因隧穿

基于硅烯的四带低能有效哈密顿量,通过求解狄拉克方程研究了单层硅烯上的势垒隧穿,得出了硅烯中隧穿几率随入射角度的变化关系。当入射方向为正入射时,电子完全透射,隧穿几率不随隧穿势垒宽度和门电压改变而变化,表明在硅烯中可以观察到克莱因隧穿现象。进一步研究了硅烯在常规半导体相、拓扑绝缘体相以及半金属相等不同物相中的量子输运,发现不同的物相对于电子的隧穿影响不大。该研究有助于澄清硅烯上克莱因隧穿的特性,并为基于硅烯的强鲁棒性量子隧穿器件设计提供思路。     

单层石墨烯多势垒结构中的输运及能谱特性

利用传递矩阵的方法研究了单层石墨烯中势垒个数N=1、3、5、7、9、11时,等高方形势垒和对称的阶跃势垒结构中电子的隧穿几率和电导.通过周期性势垒中的能带结构对载流子隧穿特性进行分析.结果表明,在多势垒结构中,仍存在Klein隧穿效应.单层石墨烯的隧穿几率和电导依赖于势垒高度、势垒宽度、入射能量和入射角度,还受到势垒形状的影响.能带结构中显示有能级分布的区域表明势垒和势阱间载流子状态匹配,出现隧穿共振,在载流子隧穿谱中对应地体现.相应的在多势垒结构中,可以通过调节势垒结构参数来控制单层石墨烯的电导.     

多重双势垒结构中电子共振隧道效应的理论研究

研究了一维多重双势垒结构中电子共振隧穿效应，给出了透射系数和共振隧穿条件的解析表达式，数值计算并解释了随双势垒内外讲宽度差△ｄ变化的共振隧穿透射能谱，与对应的多重单势垒结构相比，这种多重双势垒结构显示出一些有趣的性质．     

平行双量子点系统的磁输运性质研究

从理论上研究了平行双量子点系统的磁输运性质.基于广义主方程方法,计算了通过此系统的电流、微分电导和隧穿磁阻,计算结果表明:电子自旋关联效应可以促发一个很大的隧穿磁阻,而电子库伦关联效应可以导致负隧穿磁阻和负微分电导的出现,对相关的基本物理问题进行了讨论.     

广义测不准关系对电子自旋极化输运性质的影响

基于广义测不准关系下的量子理论,研究了电子在FM/FI/FM构成的磁性隧道结中的输运过程中隧穿电导随两铁磁层磁矩与势垒分子场夹角的变化趋势。结果表明广义测不准关系下得到的隧穿电导的值与通常量子理论有很大不同,隧穿磁阻的最小值大于通常量子理论的结果,同时在分子场夹角θ1=0,θ2=π和θ1=π,θ2=0处,隧穿磁阻的值小于通常量子理论的值。     

自旋轨道耦合对铁磁/半导体/绝缘体多层膜结构中隧穿性质的影响

利用传递矩阵方法,计算了自旋轨道耦合对铁磁/半导体/绝缘体多层膜结构中隧穿性质的影响.结果表明,当半导体和铁磁体之间是绝缘接触时,体系的输运性质发生明显改变,同时出现了自旋反转效应.     

石墨烯双势垒结构中的输运特性

利用Landauer-Büttiker散射理论和传递矩阵方法研究了单层石墨烯双势垒结构中的隧穿几率和电导.计算结果表明:即使存在克莱因隧穿效应,单层石墨烯双势垒结构中的量子隧穿仍然与势阱宽度和势垒高度密切相关.隧穿几率和电导表现出复杂的振荡行为,振荡的振幅和周期敏感地依赖于势阱宽度、势垒高度、电子的入射能量和入射角度....     

FM/I/FM隧道结中的隧穿时间

在相位时间定义的基础上,研究了铁磁金属-绝缘体-铁磁金属一维磁性隧道单结的隧穿时间随两铁磁层磁矩之间夹角,势垒宽度和电子入射能量的变化.研究结果表明隧穿时间随电子的入射能的增大而减小,在低能区隧穿时间随入射能的增加呈指数减小,而在高能区减小的趋势变缓和;两铁磁层磁化强度方向呈平行排列和反平行排列时的隧穿时间的差值在低能区随入射能的增加呈指数增加,但在高能区趋于零.另外隧穿时间随着势垒宽度的增加而呈线性增长.     

双势垒中杂质原子对量子隧穿的影响

采用计算穿越任意势之透射系数的数值计算方法,得到了在双势垒阱区中有正电杂质时电子隧穿的共振能级、波函数、透射系数.通过与无杂质原子的双势垒量子隧穿情形对比,详细讨论了杂质原子对量子隧穿的影响.数值结果显示,体系的有效势是双势垒与杂质原子库仑势的叠加,当电子能量处于叠加势中的本征能级时,发生共振隧穿,对纯束缚态,不可能发生共振隧穿.此外,还给出势阱中有、无杂质两种情形的波形图,通过对比,可以进一步看出杂质原子对共振隧穿的影响.     

铁磁/绝缘体/铁磁隧道结中的自旋流

考虑粗糙界面散射和自旋翻转,运用Slonczewsik模型,我们研究了铁磁/绝缘体/铁磁中的磁性隧穿,得到自旋电流密度表达式.在界面势垒比较低时,自旋电流受随粗糙界面散射和自旋翻转的强度改变明显.     

铁磁体/共振隧穿二极管复合器件中的自旋注入研究

本文在共振遂穿二极管（RTD）的基础上引入自旋,研究了这种铁磁体（FM）/RTD复合结构中的自旋输运行为。结果表明：器件的自旋极化率随着费米能呈现类周期性振荡;这种振荡行为还与器件的尺寸有关系,随着RTD厚度减小,峰宽增大。该器件中的自旋极化率最大可达到近40%。器件的自旋相关电子输运行为还可以通过外加偏压进行调控。     

含磁性非磁性金属插入层磁隧道结的隧穿特性研究

讨论了一种新型FM1/NM/FM/I/FM2磁性隧道结,该隧道结结构可获得高质量的I层,从而具有重要的应用价值.利用Slonezewski的自由电子模型和转移矩阵方法,对这种隧道结中的隧穿电导(TC)和隧穿磁电阻(TMR)与NM、FM层的厚度以及和势垒高度的关系进行了研究.同时还通过和FM1/NM/I/FM2型隧道结的相应结果的比较讨论了FM层在FM1/NM/FM/I/FM2磁性隧道结中的作用.     

4H-SiC肖特基二极管载流子输运的温度效应

以Cree公司生产的碳化硅肖特基二极管为研究对象,对其进行I-V测试.通过对实验数据的理论模拟,研究了碳化硅肖特基二极管的载流子输运机理及温度效应.研究结果表明:温度升高,碳化硅肖特基二极管的肖特基势垒高度降低,漏电流急剧增加.正向导通时符合热电子发射机理,镜像力和隧穿效应共同作用使得反向偏压下的漏电流增加并能较好地和实验值相一致.     

A topological Dirac insulator in a quantum spin Hall phase

When electrons are subject to a large external magnetic field, the conventional charge quantum Hall effect dictates that an electronic excitation gap is generated in the sample bulk, but metallic conduction is permitted at the boundary. Recent theoretical models suggest that certain bulk insulators with large spin-orbit interactions may also naturally support conducting topological boundary states in the quantum limit, which opens up the possibility for studying unusual quantum Hall-like phenomena in zero external magnetic fields. Bulk Bi(1-x)Sb(x) single crystals are predicted to be prime candidates for one such unusual Hall phase of matter known as the topological insulator. The hallmark of a topological insulator is the existence of metallic surface states that are higher-dimensional analogues of the edge states that characterize a quantum spin Hall insulator. In addition to its interesting boundary states, the bulk of Bi(1-x)Sb(x) is predicted to exhibit three-dimensional Dirac particles, another topic of heightened current interest following the new findings in two-dimensional graphene and charge quantum Hall fractionalization observed in pure bismuth. However, despite numerous transport and magnetic measurements on the Bi(1-x)Sb(x) family since the 1960s, no direct evidence of either topological Hall states or bulk Dirac particles has been found. Here, using incident-photon-energy-modulated angle-resolved photoemission spectroscopy (IPEM-ARPES), we report the direct observation of massive Dirac particles in the bulk of Bi(0.9)Sb(0.1), locate the Kramers points at the sample's boundary and provide a comprehensive mapping of the Dirac insulator's gapless surface electron bands. These findings taken together suggest that the observed surface state on the boundary of the bulk insulator is a realization of the 'topological metal'. They also suggest that this material has potential application in developing next-generation quantum computing devices that may incorporate 'light-like' bulk carriers and spin-textured surface currents.     

双势垒结构单层石墨烯的隧穿特性和电导

利用传递矩阵的方法研究了含有2个方势垒的单层石墨烯的隧穿特性,得到了透射概率与入射粒子费米能以及势垒宽度、势垒高度的变化关系,并计算了势垒的结构参数及入射粒子费米能对电导的影响.     

拓扑绝缘体与低维超导体的电输运特性

拓扑绝缘体这种具有新奇量子特性的物质和具有百余年研究历史的超导体都是当前凝聚态物理学领域的研究热点．本文简要介绍了拓扑绝缘体、超导体的研究背景和基本特性,重点回顾了拓扑绝缘体、超导薄膜及纳米桥、超导纳米线以及纳米尺度下拓扑绝缘体．超导异质结构的电输运特性．并对该领域的进一步发展做出了展望．     

方势垒隧穿中的电子-空穴量子纠缠及其特性研究

研究电子隧穿单方势垒所产生的电子-空穴纠缠特性．依赖于能级的配置,协力纠缠度（concrufence）随势垒高度变化呈有趣的演化特征．