對混合多端量子點系統(tǒng)中直流電子輸運的研究.pdf

1、隨著納米制造技術(shù)的飛速發(fā)展和新型材料的不斷涌現(xiàn)，實驗上已經(jīng)能夠制造出不同類型的量子點和電極以及由它們組成的介觀系統(tǒng)，把這種系統(tǒng)稱為混合多端量子點系統(tǒng)。由于電極屬性的不同、量子點中的庫侖相互作用以及電子的干涉效應(yīng)，這種系統(tǒng)中存在多種基本的電子輸運過程，它們之間既可能相互合作又可能相互競爭，導(dǎo)致會有大量新奇的輸運現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，研究混合多端量子點系統(tǒng)中的直流電子輸運既有助于研發(fā)功能型納米電子器件還能促進對基礎(chǔ)凝聚態(tài)物理的理解。本論文主要運用

2、非平衡格林函數(shù)理論研究了三個混合多端量子點系統(tǒng)中的直流電子輸運，對前兩個系統(tǒng)的研究能夠促進一些納米電子器件的實現(xiàn)或改進，對第三個系統(tǒng)的研究預(yù)言了一種新穎的強關(guān)聯(lián)輸運現(xiàn)象。
　　第一個系統(tǒng)稱為Cooper對劈裂器，由一根BCS超導(dǎo)電極通過兩個無庫侖相互作用的量子點分別與兩根正常金屬電極相連接組成，最近實驗上已經(jīng)基于碳納米管制造出了這種裝置。Cooper對劈裂器可以將BCS超導(dǎo)電極中組成Cooper對的兩個電子拆開并分別注入到兩根金屬

3、電極中，形成一個空間非局域的糾纏電子對，這種糾纏電子對在量子信息處理等領(lǐng)域具有重要的作用。發(fā)現(xiàn)如果利用熱電效應(yīng)取代前人通過調(diào)節(jié)電壓控制電子輸運的方法，通過調(diào)節(jié)兩個量子點的能級可以很容易的獲得100％的Cooper對劈裂效率，遠高于目前實驗上通過電學(xué)手段實現(xiàn)的劈裂效率。另外，還討論了如何提高產(chǎn)生的非局域糾纏電子對的糾纏程度。
　　第二個系統(tǒng)是提出的，它由一個懸掛的碳納米管量子點與一根金屬電極隧穿耦合組成。這個系統(tǒng)中有兩個重要的物理元

4、素，即碳納米管量子點中的自旋-軌道耦合和振動模?？紤]振動模與一個恒溫?zé)崧曌訋祚詈?，那么熱聲子庫和量子點之間可以有熱流傳輸，因此量子點除了與費米型的金屬電極耦合外還與一根玻色型的聲子“電極”耦合。發(fā)現(xiàn)如果對碳納米管量子點施加一個縱向外磁場這個裝置就是一個天然的能產(chǎn)生純自旋流的自旋流電池。簡單的說，碳納米管量子點中的自旋-軌道耦合和振動模的合作導(dǎo)致了一種自旋-聲子相互作用，它可以使量子點中的電子發(fā)生自旋翻轉(zhuǎn)，而玻色“電極”和費米電極之間的新

5、穎熱電效應(yīng)可以為這個自旋流電池提供驅(qū)動力。我們的理論預(yù)言對自旋電子學(xué)中關(guān)于如何產(chǎn)生可控純自旋流的問題提供了一個思路。
　　第三個系統(tǒng)由一個振動量子點與一根正常電極和一根BCS超導(dǎo)電極隧穿耦合組成，實驗上最近已經(jīng)制造出了這個裝置并報道了它里面由聲子輔助的傳統(tǒng)非彈性Andreev隧穿導(dǎo)致的輸運特征。進一步從理論上研究了這個系統(tǒng)在Kondo區(qū)的輸運特征，預(yù)言在Kondo區(qū)聲子輔助的微分電導(dǎo)邊帶是間隔半個聲子能量，這與實驗中在非Kondo