Aharonov-Bohm干涉仪中的电子输运

利用非平衡格林函数技术,我们研究了在Aharonov-Bohm干涉仪中Andreev反射产生的量子输运特性.我们发现Andreev电流可以用一个入射电子经不同通道的Andreev反射概率来表示,并且Andreev电流有两种振荡周期(h/e和h/2e),这个物理原因是不同通道的入射电子的Andreev反射过程的干涉.通过调节系统参数(如量子点的门电压和系统的磁通等),我们可以得到非常尖锐的Andreev电流的共振峰和反共振谷,这个结果可用来设计敏感的Andreev电流开关.     

耦合三端子量子点系统中Andreev反射调控的热电输运

以耦合到超导电极、铁磁金属电极及正常金属电极的三端子量子点混杂系统为研究对象,系统研究了自旋极化电子的Andreev反射过程对热电流的影响.研究发现,Andreev反射过程及正常的隧穿过程两种机制的竞争不仅导致热电荷流大小和方向的改变,而且导致热自旋流大小和方向的改变.实验上可通过调控门电压及超导体与量子点耦合强度来实现.     

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.     

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。     

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。     

利用回音壁微腔系统克服量子点能级自然分裂

用一种全量子理论方法研究了一回音壁微腔-V型三能级量子点系统之间的耦合.量子点分别由基态、左圆极化激子态和右圆极化激子态构成,两简并回音壁腔模分别与左激子跃迁模和右激子跃迁模相耦合,其耦合率分别为gL和gR.在实空间里,我们推导了透射模与反射模的精确解,并得出其数值结果.结果显示了复合系统的耦合动力学特性;更重要的是,我们可以通过设计微腔得到合适的微腔反向散射率?,利用双模与量子点强耦合,就可以克服双激子能级精细结构的分裂(FSS).     

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.     

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.     

四个量子点热电输运性质的研究

采用非平衡格林函数的方法来求解量子输运问题。考虑一个由四个单能级量子点和AB环组成的系统,研究该系统的热电特性。在这样的一个量子点系统中,通过调节量子点之间的能量间距、量子点间的耦合系数和系统的温度来研究该系统的热电特性。     

嵌入并联量子点的介观A-B环内的"巨"持续电流

使用双杂质的Anderson模型的哈密顿,从理论上研究了一个嵌入并联耦合量子点(DQD)的介观A B环系统处在Kondo区时的基态性质,并用slave boson平均场方法求解了哈密顿.结果表明,在这个系统中,持续电流依赖于系统的宇称效应和尺寸大小;在强耦合区,电流的峰值与零(弱)耦合区相比,有显著地增强,这说明两个量子点可以相干耦合而形成人造分子.在未来的装置设计中这个系统是很有潜力的.     

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.     

玻璃中量子点之间电子的共振隧穿

在建立玻璃中阻容耦合双量子点模型的基础上,通过分析双量子点的静电能和化学势,讨论了化学势随外加偏压的变化和共振隧穿现象.随外加偏压的增大,当双量子点2个能级的化学势相等时发生共振隧穿现象,在I-V特性曲线上呈现电流峰.玻璃中不同间距的量子点用不同大小的耦合电容来表示.随着玻璃中2个量子点之间耦合电容的增大,2个量子点发生共振隧穿所需要的外加偏压随之增大.     

环状耦合三量子点结构的电子输运性质

采用修正速率方法研究了环状耦合三量子点系统的瞬态和稳态输运性质.推导了环状耦合三量子点系统的约化密度矩阵运动方程和流经系统的电流.数值计算结果表明:系统处在各状态的几率和流经系统的电流随时间呈现振荡行为.当时间足够长时,它们都趋于稳定值,表明系统达到了稳定状态.在外加磁场的作用下,稳定电流呈现以2π为周期的Aharonov-Bohm振荡.     

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。     

点间耦合强度对耦合量子点系统电导及AB效应的影响

本文利用非平衡格林函数的运动方程方法,研究了与两个电极耦合在一起的三耦合量子点系统的电子输运中的微分电导的AB振荡.给出了在无外磁场作用下,量子点间耦合强度相等(我们称为同位耦合)时的电导曲线,发现体系是存在部分简并的,但如果令量子点3脱耦或者强烈的与系统耦合,则可以解除系统的简并.在有磁场作用下,观察到了微分电导明显的AB振荡效应,AB效应的振荡周期同是否存在偏压有关,并且在不同的磁通量的情况下,体系将会在简并态与非简并态间振荡.     

温差驱动下正常金属-量子点-超导体系的发热特性

利用非平衡格林函数方法,研究了量子点与一端正常电极和一端超导电极耦合体系在电极间温差驱动下的发热特性。通过分析发热量随量子点能级、两端电极温度、量子点与电极耦合强度等参数的变化情况,找到了不同能级区域量子点的发热规律和热产生原因。研究发现,在处于超导能隙深处的能级区域,发热为声子库与正常电极间温差产生的热传导能量。在超导能隙附近的能级区域,发热由热传导能量和吸收或放出声子的粒子直接隧穿过程所引起电流产生的热量共同决定。特别是,当正常电极作为热端时,一定参数下此能级区域会出现大的电流诱导制冷效应。此外,通过与电流特性比较,分别找到了超导电极作为冷端和热端时体系工作在理想状态的能级区域。     

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.     

量子点中的非弹性输运

采用非平衡格林函数的方法来对耦合在两电极间的量子点在外场作用下的输运性质进行研究.在考虑量子点内局域振动的情况下,适当的应用正则变换和绝热近似得到了谱函数和电流的表达式.结合数值方法分析得出电声子作用在外场下使谱函数和电流呈周期性变化而且变化频率为场变化频率的两倍.     

状耦合三量子点结构的电子输运性质

采用修正速率方法研究了环状耦合三量子点系统的瞬态和稳态输运性质．推导了环状耦合三量子点系统的约化密度矩阵运动方程和流经系统的电流．数值计算结果表明：系统处在各状态的几率和流经系统的电流随时间呈现振荡行为．当时间足够长时,它们都趋于稳定值,表明系统达到了稳定状态．在外加磁场的作用下,稳定电流呈现以2π为周期的Aharonov-Bohm振荡．     

混合应变量子阱半导体光放大器噪声特性研究

研究了直接耦合混合应变量子阱 Ｓ Ｏ Ａ 的噪声特性．实验测定 Ｓ Ｏ Ａ 在 １３０ ｍ Ａ 偏置电流下的噪声指数为 ７．７ ｄ Ｂ，表明应变量子阱结构改善了 Ｓ Ｏ Ａ 的噪声性能．理论分析指出，通过消除 Ｓ Ｏ Ａ 的剩余反射，其噪声性能可以得到进一步的改善．