準(zhǔn)一維系統(tǒng)中電子輸運(yùn)聲電電流問題的研究.pdf

1、20世紀(jì)80年代初期開始興起的介觀物理是凝聚態(tài)物理中人們十分關(guān)注的領(lǐng)域,介觀物理揭示了許多新的物理效應(yīng),對物理基礎(chǔ)理論、實(shí)驗(yàn)測量和半導(dǎo)體器件的發(fā)展都有重要意義.近年來,介觀系統(tǒng)中表面聲波對單個電子的輸運(yùn)問題引起了人們極大的興趣.1996年劍橋大學(xué)凱文迪什實(shí)驗(yàn)室的Pepper小組在實(shí)驗(yàn)中觀察到,表面聲波在GaAs/Al<,x>Ga<,1-x>As異質(zhì)結(jié)表面上沿由分裂門產(chǎn)生的準(zhǔn)一維電子通道方向傳播時,在通道內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生的聲電電流隨門電壓振蕩,

2、且在一維通道鉗斷的情況下,聲電電流是量子化的,其值為nfe,其中n為正整數(shù),f為表面聲波的頻率,e是電子電荷.該量子化的聲電電流有可能作為量子電流標(biāo)準(zhǔn),與根據(jù)約瑟夫森效應(yīng)建立起來的量子電壓標(biāo)準(zhǔn)和由量子霍爾效應(yīng)建立起來的量子電阻標(biāo)準(zhǔn)一起構(gòu)成封閉的"計(jì)量三角形".這對于介觀量子輸運(yùn)理論和計(jì)量學(xué)的發(fā)展都具有極其重要的意義.表面聲波與GaAs/Al<,x>Ga<,1-x>As異質(zhì)結(jié)中二維電子氣相互作用過程中,電子在GaAs/Al<,x>Ga<,

3、1-x>As異質(zhì)結(jié)二維電子氣中的準(zhǔn)一維電子通道內(nèi)的運(yùn)動為彈道式的,并且電子在一維通道邊界上的散射為鏡面反射,因此,低維系統(tǒng)表面聲波對電子的輸運(yùn)現(xiàn)象可以簡化為準(zhǔn)一維系統(tǒng)中的電子彈道輸運(yùn)問題.我們采用WKB近似計(jì)算出表面聲波在GaAs/Al<,x>Ga<,1-x>As異質(zhì)結(jié)表面沿由分裂門產(chǎn)生的準(zhǔn)一維電子通道方向傳播時,量子阱捕獲一個電子和兩個電子時的聲電電流;并詳細(xì)討論了表面聲波的頻率和功率,以及分裂門偏壓、庫侖相互作用和源漏偏壓對聲電電流