Luttinger量子線的交流輸運(yùn)性質(zhì).pdf

1、關(guān)聯(lián)(相互作用)和無(wú)序是凝聚態(tài)物理中的兩個(gè)基本問(wèn)題，在低維系統(tǒng)中更為重要．半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)量子線(量子點(diǎn))等介觀系統(tǒng)考慮相互作用后的電子輸運(yùn)一直是人們感興趣的問(wèn)題，它不僅能展現(xiàn)一些重要的物理現(xiàn)象，而且有著潛在的技術(shù)應(yīng)用背景．量子線、量子點(diǎn)等介觀體系是今后納米量子電路和量子信息存儲(chǔ)、處理的重要物理器件．本學(xué)位論文用Luttinger液體模型和非平衡格林函數(shù)及其運(yùn)動(dòng)方程方法，研究了考慮相互作用的量子線在交流場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的輸運(yùn)性質(zhì)，得到了一些有意義的

2、新結(jié)果，對(duì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)與理解低維體系中的相互作用問(wèn)題有重要的啟示． 第一章簡(jiǎn)要介紹了Luttinger液體模型的提出背景、主要特點(diǎn)、適用體系及研究意義． 第二章介紹了費(fèi)米子玻色化技術(shù)，推導(dǎo)了哈密頓量及其他算符的玻色化表示． 第三章到第六章主要是介紹所做的工作． 第三章由兩個(gè)部分組成． 第一部分使用運(yùn)動(dòng)方程，研究了與費(fèi)米液體電子庫(kù)絕熱耦合的單通道純凈Luttinger量子線的交流輸運(yùn)性質(zhì)．對(duì)于單模量子

3、線，在短程相互作用極限下，得到直流電導(dǎo)率是e2/h，與電子相互作用無(wú)關(guān)；而交流電導(dǎo)率是一個(gè)振幅為e2/h的諧振函數(shù)，諧振的周期與相互作用強(qiáng)度，頻率和量子線中的測(cè)量位置都有關(guān)． 第二部分研究了含有一個(gè)強(qiáng)度隨時(shí)間變化點(diǎn)雜質(zhì)的相互作用量子線的交流輸運(yùn)性質(zhì)．使用Luttinger液體模型和Keldysh技術(shù)，計(jì)算并分析了在任意Luttinger電子相互作用強(qiáng)度和任意的雜質(zhì)位置下系統(tǒng)的背散射直流部分以及散粒噪聲．發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)相互作用下量子線中

4、強(qiáng)度隨時(shí)間變化點(diǎn)雜質(zhì)的出現(xiàn)使得系統(tǒng)總的電流增大，而且增大的效果與雜質(zhì)勢(shì)的頻率和源極漏極電壓V的等效頻率有關(guān)．背散射電流的直流部分隨雜質(zhì)勢(shì)的頻率諧振，諧振的周期取決于Luttinger電子相互作用強(qiáng)度．諧振并不只是有限長(zhǎng)度的效應(yīng)，這一點(diǎn)與量子線中含靜態(tài)點(diǎn)雜質(zhì)的情形不同． 第四章研究了弱磁場(chǎng)下Rashba自旋軌道耦合(SOC)Luttinger量子線的輸運(yùn)性質(zhì)．發(fā)現(xiàn)交流電導(dǎo)率是一個(gè)與電子相互作用強(qiáng)度、RashbaSOC強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度

5、、驅(qū)動(dòng)頻率以及量子線中的測(cè)量位置有關(guān)的諧振函數(shù)．電子相互作用對(duì)電導(dǎo)率的影響比Rashba SOC對(duì)電導(dǎo)率的影響要顯著得多，而磁場(chǎng)對(duì)電導(dǎo)率的影響與Rashba SOC對(duì)電導(dǎo)率的影響十分相似．對(duì)于不考慮Rashba SOC的系統(tǒng)，自旋極化的電導(dǎo)率的比值σ↑/σ↓與電子相互作用的強(qiáng)度有關(guān)，而對(duì)于不考慮磁場(chǎng)的系統(tǒng)，自旋極化的電導(dǎo)率的比值與電子相互作用的強(qiáng)度無(wú)關(guān)． 第五章研究了與兩個(gè)不考慮相互作用庫(kù)(電極)相連的雙通道純凈無(wú)自旋非手征和手

6、征Luttinger量子線，在考慮通道間和通道內(nèi)部的電子相互作用后的輸運(yùn)性質(zhì)．使用玻色化技術(shù)和線性響應(yīng)理論，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)系統(tǒng)的交流電導(dǎo)率都是電子相互作用強(qiáng)度、兩個(gè)通道的費(fèi)米速度的比值、驅(qū)動(dòng)頻率以及庫(kù)中測(cè)量位置的諧振函數(shù)．盡管這兩類系統(tǒng)的物理機(jī)制不同，它們的交流電導(dǎo)率卻具有相似的變化趨勢(shì)．然而，非手征Luttinger量子線的直流電導(dǎo)率等于2e2/h，手征Luttinger量子線的直流電導(dǎo)率與分?jǐn)?shù)量子霍爾電導(dǎo)有關(guān)． 第六章研究了Lu