拓?fù)涑瑢?dǎo)量子線與量子環(huán)的調(diào)控機(jī)理研究.pdf

1、近年來(lái)，與電子自旋-軌道耦合作用、超導(dǎo)電性、塞曼場(chǎng)等性質(zhì)緊密相連的馬約拉納束縛態(tài)成為了半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。
　　理論預(yù)言的馬約拉納束縛態(tài)滿足非阿貝爾統(tǒng)計(jì)規(guī)律，這使得它在拓?fù)淞孔佑?jì)算中有極大的優(yōu)勢(shì)。存在誘發(fā)超導(dǎo)性的半導(dǎo)體納米線在自旋-軌道耦合作用和外加塞曼場(chǎng)的共同作用下會(huì)出現(xiàn)馬約拉納束縛態(tài)。隨后，很多課題組陸續(xù)報(bào)道了在半導(dǎo)體納米線結(jié)中觀察到微分電導(dǎo)的零偏壓峰，以此來(lái)證明馬約拉納束縛態(tài)的存在。但是這一說(shuō)法存在很多爭(zhēng)議。本文希望通

2、過(guò)模擬不同的量子線和量子環(huán)納米結(jié)構(gòu)的波函數(shù)，比較這些結(jié)構(gòu)中波函數(shù)的不同來(lái)探討馬約拉納束縛態(tài)的調(diào)控。當(dāng)馬約拉納束縛態(tài)與一個(gè)普通的半導(dǎo)體納米線相連，則馬約拉納束縛態(tài)會(huì)泄露至普通半導(dǎo)體納米線中。用一個(gè)半導(dǎo)體量子環(huán)來(lái)替代原有的普通半導(dǎo)體納米線，利用Aharonov-Casher效應(yīng)，通過(guò)調(diào)節(jié)量子環(huán)中的Rashba自旋-軌道耦合作用的大小和外加塞曼場(chǎng)的大小來(lái)進(jìn)行波函數(shù)的調(diào)制，使得馬約拉納束縛態(tài)能夠重新出現(xiàn)。
　　在研究了波函數(shù)之后，還研究了

3、一維結(jié)中的直流約瑟夫森效應(yīng)。該結(jié)構(gòu)為一個(gè)環(huán)狀的導(dǎo)體，在環(huán)的兩側(cè)分別連接著一根半導(dǎo)體納米線，在納米線中存在鄰近誘發(fā)超導(dǎo)電性。約瑟夫森效應(yīng)會(huì)受到自旋-軌道耦合作用和外加塞曼場(chǎng)的影響。在外加塞曼場(chǎng)的影響下，半導(dǎo)體納米線會(huì)在拓?fù)淦接箲B(tài)和拓?fù)浞瞧接箲B(tài)之間轉(zhuǎn)換。通過(guò)調(diào)制塞曼場(chǎng)的方向，整個(gè)約瑟夫森納米結(jié)可以從0型結(jié)變到π型結(jié)。更重要的是，在超導(dǎo)相位差為零時(shí)，有可能出現(xiàn)非零約瑟夫森電流。雖然，這個(gè)反常約瑟夫森電流的出現(xiàn)與拓?fù)湎嗟霓D(zhuǎn)變無(wú)關(guān)。但是，它的大小