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.     

双量子点系统单态三重态传输诱导的散粒噪声

基于有效粒子数分辨的量子主方程和全计数统计,研究了耦合双量子点系统电子输运性质,讨论了源极和漏极的极化程度、电子在量子点中的自旋交换作用对平均电流、散粒噪声的影响,给出了平均电流和散粒噪声在不同的交换耦合下随电极极化率的变化特征,分析了自旋单态和三重态在电子输运过程中对平均电流和散粒噪声的贡献,并借助于自旋阻塞引起的聚束效应解释了超泊松散粒噪声的形成。     

马约拉纳费米子-量子点杂化系统输运性质的研究

从理论上研究马约拉纳费米子-量子点杂化系统的输运性质.基于广义主方程方法,计算通过此系统的电流、微分电导和Fano因子.计算结果表明:马约拉纳费米子与量子点中电子的耦合导致系统的零偏置反常,而2个马约拉纳费米子的耦合压制系统的零偏置反常.     

拓扑超导体与量子点结构中非简并能级的全计数统计

利用占据数方程研究拓扑超导体与量子点中非简并能级的全计数统计.在有限温度与偏压下,将计数统计的各阶累计矩表示为特征多项式的各项系数及其导数.通过计数统计,Majorana费米子总是导致微分电导峰,与费米子宇称是否简并无关.在大偏压区,噪声明显增大,呈超泊松分布.当费米子宇称非简并时,噪声减小,呈亚泊松分布.偏离度在大偏...     

介观二能级体系的量子输运特性研究

利用电子数分辨的量子主方程,推导了介观输运体系中的电流和散粒噪声计算方法,研究了二能级体系的量子输运特性。在非对称隧穿耦合强度下,电流输运出现了快慢通道的输运机制,导致了动态库伦阻塞,以及新颖的负微分电导现象和超泊松散粒噪声。这些研究结果对量子器件的实现、优化和控制具有一定的实际意义。     

若干介观体系的散射矩阵对称性质的一些讨论

散射矩阵是刻画许多满足量子相干性介观体系的电子输运性质的重要理论工具．结合几个介观体系的量子力学散射问题,讨论了体系的对称性对散射矩阵对称性的重要影响．几个被讨论的例子包括：1）满足时间反演不变性的自旋轨道耦合体系;2）含单轴应变的石墨烯（满足中心反演对称）体系;3）含有Majorana费米子（手征Majorana粒子的一维波导模式或Majorana束缚态）的2个典型问题．从系统的对称性推导散射矩阵的对称性,进而对体系的输运性质得出一些定性的理解．在某些场合,依据散射矩阵的对称性甚至可以对体系的电子结构的拓扑性质给出预言．     

边耦合量子点系统的全计数统计研究

基于有效粒子数分辨的量子主方程,研究了边耦合双量子点系统中电子的全计数统计.当点间隧穿耦合强度与量子点电极耦合强度的比值小于某一数值(约为1/3)时,可以观察到超泊松噪声,并且超泊松散粒噪声可以用快慢输运通道解释.此外,系统量子相干性对电子全计数统计的影响只有在点间隧穿耦合强度相对于量子点电极耦合强度较弱时起主要作用.     

单量子点内有效核磁场对电子输运特性的影响

利用粒子数分辨量子主方程,研究了单量子点与两个铁磁电极耦合系统内有效核磁场对电子全计数统计特性的影响。数值结果表明有效核磁场的大小和方向对平均电流基本上没有影响;但是,仅有单占据与空占据量子点本征态之间的转变参与量子输运时,特别是,当两个铁磁电极自旋极化率较大,并且量子点电极耦合强度大于有效核磁场大小时,有效核磁场的大小和方向对散粒噪声和偏斜度有显著的影响。因此,可以基于量子点的电流高阶累积矩来定性获取其有效核磁场大小和方向的信息。     

具有自旋轨道耦合的冷原子费米气中的拓扑超流和FFLO超流

研究了具有自旋轨道耦合的冷原子费米气在外磁场作用下的物理性质.通过自洽求解Bogoliubove-de Gennes方程,发现了在不同磁场强度和粒子填充数下,体系分别存在拓扑超流态和Fulde-Ferrell-LarkinOvchinnikov超流态.当体系处于拓扑超流态时,存在零能Majorana费米子.     

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.     

实际纳米MOSFET电流噪声及其相关特性分析

实际纳米MOSFET电流噪声为散粒噪声和热噪声,且散粒噪声受到费米作用和库仑作用的抑制.而现有文献研究实际纳米MOSFET电流噪声时,采取了完全不考虑其散粒噪声的抑制,或者只是强调抑制的存在而并未给出具体的抑制分析.本文基于Navid模型推导了实际纳米MOSFET电流噪声,并考虑费米作用和库仑作用对散粒噪声的抑制.在此基础上,对电流噪声随沟道长度、温度、源漏电压和栅极电压的变化特性进行了分析,其变化规律与文献中已有的实验和理论变化相一致.沟道长度越短,温度越低,源漏电压越大和栅极电压越低,电流噪声主要以散粒噪声为主.     

石墨烯带—苯环—石墨烯带结构的电子输运

用非平衡格林函数和密度泛函理论相结合的第一性原理计算了石墨烯带-苯环-石墨烯带结构的伏安特性和电流噪声,发现苯环和石墨烯导线不同的连接方式给出的电子输运和电流噪声性质有显著不同,1-4连接下电流显著大于1-3连接.在研究量子器件时,量子噪声是不同于热噪声的,它是分析器件结构常用的一种手段.研究发现这2种结构的散粒噪声和Fano因子也完全不同,对于1-3结构Fano因子接近1,而对于1-4结构,Fano因子相对就较小.     

双势垒异质结构中自旋相关的散粒噪声

利用Landauer-Büttiker散射理论和传递矩阵方法研究了两端具有铁磁接触的双势垒异质结构(F/DB/F)中自旋相关的散粒噪声。计算结果表明:电流和散粒噪声随阱宽的增加发生周期性的振荡,随着垒厚的增加产生了明显的相位差,与自旋向上电子相比,垒厚对自旋向下电子的电流和散粒噪声影响更大。Rashba自旋轨道耦合强度的增加加大了电流和散粒噪声的振荡频率。偏压的增加减小了电流和散粒噪声的振荡频率,增大了电流和散粒噪声的峰谷比和峰值。电流和散粒噪声随自旋轨道耦合强度和偏压的变化强烈依赖于两铁磁电极中磁化方向的夹角。     

串联耦合双量子点中有效自旋轨道耦合场依赖的电子计数统计

在顺序隧穿极限下,基于粒子数分辨的量子主方程,研究了与铁磁电极耦合的串联耦合双量子点体系中有效自旋轨道耦合场大小和方向依赖的电子计数统计。数值结果表明,散粒噪声超泊松Fano因子的数值减小程度、散粒噪声从超泊松分布到次泊松分布的转变、刻画传输电子分布峰的偏斜度数值大小和正负均敏感地依赖于该有效自旋轨道耦合场的大小和方向。此特性可以用来定性获取有效自旋轨道耦合场的大小和方向信息。     

基于耦合量子点-纳米机械振子系统的马约拉纳费米子探测

理论提出一种光学探测马约拉纳费米子的方法,该方法完全不同于当前基于隧穿谱电学测量马约拉纳费米子的方案.该光学探测方案包含由两束光场驱动的量子点-纳米机械振子复合系统.当量子点与马约拉纳费米子耦合时,相干光学谱中的信号表明铁磁原子链中明确的马约拉纳费米子迹象.引入测量量子点-马约拉纳费米子耦合强度的方法,为该耦合强度的测定提出一种直观的全光学测量方法.进一步研究了量子点-纳米机械振子系统中纳米机械振子在探测马约拉纳费米子过程中所起的作用,纳米机械振子表现出声子腔的行为显著地增强了激子共振谱,提高了对马约拉纳费米子探测的灵敏度.该光学方法为马约拉纳费米子的探测方案提供了一种潜在的补充,也为实现基于铁磁链中马约拉纳费米子的量子信息处理提供理论基础.     

多量子点接触中静电势对电子输运的调制

本文对动态量子点驱动的通过三个量子点接触的电子输运的静电调制效应进行了研究.通过对栅极施加不同电压形成不同的量子点接触静电势,从而改变动态量子点的形状.随着栅极电压的改变,电子库中的费米能也会随之改变,同时,影响下一个量子点接触的静电势垒的梯度.实验证明,量子点接触的电势并不总是阻碍电子输运.电势的调制能够帮助我们了解电子与电子之间的库伦阻塞效应.     

串联强耦合双量子点的电子全计数统计研究

基于有效粒子数分辨的量子主方程,研究了电子通过串联强耦合双量子点系统的全计数统计.当系统与源极耦合强度远大于漏极,并且与源极耦合的左量子点能级高于与漏极耦合的右量子点时,即εL＞εR,在合适的能级失谐情形下,观察到负微分电导,并且其伴随着超泊松噪声,但超泊松噪声偏压区域比较小;但是当εL＜εR时,观察到一个比较大的超泊松噪声偏压区域,并且此噪声特性在大能级失谐情形下依然存在.这些超泊松噪声特性可以定性地归结于快慢输运通道之间的有效竞争.     

一维费米原子系统中的拓扑超流和Majorana费米子

通过数值求解Bogoliubov de Gennes方程,研究了具有自旋轨道耦合作用的一维费米晶格系统的性质．结果表明：在有限的自旋轨道耦合下和一定的磁场强度时,系统具有零能,此时的准粒子即为Majorana费米子．准无序效应研究表明,Majorana费米子不会被弱准无序所破坏．     

基于Monte Carlo模拟的实际纳米MOSFET散粒噪声抑制研究

实验测量和理论结果均表明,随着MOS器件尺寸缩小到纳米尺度,其过剩噪声的主要成分将从以热噪声为主转变为以散粒噪声为主,且散粒噪声受费米抑制作用和库仑抑制作用．而目前对纳米MOSFET散粒噪声抑制的研究时,采取了完全不考虑其抑制,或者只是强调抑制的存在而并未给出具体的抑制分析．本文将采用蒙特卡罗（Monte Carlo）模拟方法对实际纳米MOSFET电流噪声进行数值模拟研究,并考虑费米作用和库仑作用对散粒噪声的抑制影响,分别得到费米抑制因子和费米与库仑共同作用时的抑制因子．在此基础上,重点考察栅极电压、源漏电压、温度和掺杂浓度对散粒噪声抑制的影响及其关系的理论分析,得到的模拟结果与文献给出的实验结果和介观理论结果相吻合．     

与非共线铁磁引线耦合的双量子点环中电子的输运

用非平衡格林函数理论研究与两个铁磁引线连接的平行连耦合双量子点系统中电子输运性质。两个铁磁引线的磁矩相互成任意角度,即磁矩是非共线性的。通过调节磁矩间的角度,可以控制不同自旋方向电子的输运性质,从而能充分操作通过整个系统的电流和隧穿磁阻。两个铁磁弓I线磁矩间的相对角度对量子点中不同自旋电子的占据数有显著的影响,是决定电流和隧穿磁阻性质的内在机制。量子点间的耦合强度、量子点与引线的耦合强度等也会对系统的电流有明显的作用,从而提供了丰富的电流操控手段。本文研究的系统可以用作自旋阀,在自旋电子学器件中有实际的应用价值。