介觀納米體系中的電磁場響應(yīng).pdf

1、介觀納米體系的研究是目前凝聚態(tài)物理中十分活躍的前沿研究領(lǐng)域之一。它不但揭示出一系列重要的物理內(nèi)稟,同時(shí)也呈現(xiàn)出其廣闊的應(yīng)用前景,而且對介觀體系的研究有助于量子力學(xué)等的一些基本原理進(jìn)行理論上的說明和實(shí)驗(yàn)上的驗(yàn)證。本論文較系統(tǒng)的研究了介觀納米體系中的電子動(dòng)態(tài)輸運(yùn)和表面等離子極化激元,實(shí)際上這一類問題都?xì)w結(jié)于介觀納米體系對外場或外加勢的響應(yīng),即電磁場響應(yīng),其主要目的在于揭示這些結(jié)構(gòu)中的新效應(yīng)及其物理機(jī)制,并為設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)良性能的量子器件提

2、供物理模型和理論依據(jù)。
　　 最近很多研究表明納米管晶體管將會(huì)在未來的微電子技術(shù)及信息系統(tǒng)中起非常重要的作用,有望取代目前的硅晶體管成為更高性能的信息材料。目前有關(guān)碳納米管器件的輸運(yùn)性質(zhì)的研究中,對接點(diǎn)性質(zhì)等的研究已有不少報(bào)道,但討論大多集中在接點(diǎn)的電阻特性上,并局限于直流(穩(wěn)恒)輸運(yùn)問題,因此為了進(jìn)一步地研究介觀納米體系中電子動(dòng)態(tài)輸運(yùn)的接點(diǎn)效應(yīng),基于Büttiker的散射矩陣?yán)碚?本文討論了在動(dòng)態(tài)輸運(yùn)情況下,接點(diǎn)對于雙勢壘納米

3、結(jié)構(gòu)中的電子輸運(yùn)的影響,同時(shí)我們還討論了體系內(nèi)部特征勢和電荷密度的分布、體系交流電導(dǎo),偶極子以及電容等物理量。結(jié)果表明,在諧振情況下接點(diǎn)對交流輸運(yùn)性質(zhì)有非常顯著的影響a這些討論和結(jié)論對于介觀納米器件的實(shí)際制備和開發(fā)具有重要意義。然而該方法是基于低頻極限,有著一定的局限性。為了更好地研究電子的輸運(yùn)特性以及電子間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)相互作用的影響,我們在線性響應(yīng)理論和無規(guī)相近似的基礎(chǔ)上,利用動(dòng)態(tài)自洽場方法處理相互作用電子氣并且得到了在一般頻率情況下的介

4、觀體系中電子動(dòng)態(tài)輸運(yùn)的自洽理論。該理論適應(yīng)于任意的邊界條件和外場頻率,具有普適性。運(yùn)用該理論我們將討論相干平行板電容與外場頻率的關(guān)系以及體系內(nèi)部特征勢和電荷密度的分布、類等離子激發(fā)。為了進(jìn)一步說明體系中的尺寸效應(yīng),我們還將討論相干平行板電容器的電容與其極板間的距離之間的關(guān)系,并與經(jīng)典幾何電容相比較。所有結(jié)果表明,電容的頻率特性與類等離激元有密切關(guān)系,而且對于尺寸效應(yīng)的討論中必須考慮體系表面電荷的分布特點(diǎn),從而引入了有效屏蔽長度的概念。<