熱偏壓下量子點中的自旋抽運.pdf

1、縱觀微電子技術的發(fā)展，可以發(fā)現(xiàn)近年來電子器件處理器制作工藝越來越精細，已經接近經典電子學的物理極限，但是隨著器件尺寸的縮小，器件的散熱愈加困難，這嚴重影響著器件內部的計算速度。自旋電子學是研究與電子自旋相關現(xiàn)象的新興學科，研究發(fā)現(xiàn)電子的自旋態(tài)可以攜帶信息，即量子態(tài)信息。由于量子信息保密性極佳，量子通訊被認為是未來絕對安全的通信方式。在自旋電子學領域里，半導體量子點是一種特殊的納米材料，有著顯著的量子效應，可用來產生自旋流以驅動自旋電子器

2、件，也可用來存儲電子自旋態(tài)以存儲信息，并且已經在量子信息方面取得了成果。但是，實際器件的熱耗散問題依然很難避免。解決電子器件的散熱問題通常有兩種方法，一種是將熱量及時轉移驅散；另一種是對熱量進行再次利用。本文研究的是將器件中的額外熱量加以利用，以確保器件工作狀態(tài)的穩(wěn)定。
　　本文利用量子主方程方法探索與引線耦合的雙能級量子點中的自旋抽運過程及自旋流的產生。第一章簡單介紹了本研究領域。第二章介紹量子主方程理論，以及主方程在量子點輸運

3、系統(tǒng)中的簡單應用。第三章主要研究鐵磁體-量子點-普通金屬（FM-QD-NM）耦合系統(tǒng)中熱偏壓對自旋抽運的影響，其中分別討論了磁場對量子點能級的影響，引線與能級間耦合參數(shù)以及熱偏壓對自旋抽運產生的自旋流的影響。研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)自旋抽運和熱偏壓產生的自旋塞貝克效應都會對自旋輸運產生影響，適當調節(jié)抽運強度可以使自旋塞貝克效應產生的電荷流和自旋抽運產生的電荷流相互抵消，從而得到純自旋流。因此，在實際自旋電子器件中可以用這種方法將額外熱量加以利用，

4、并產生自旋流用以驅動自旋電子器件。第四章主要研究鐵磁體-量子點-鐵磁體（FM-QD-FM）、普通金屬-量子點-普通金屬（NM-QD-NM）、鐵磁體-量子點-普通金屬（FM-QD-NM）和鐵磁體-量子點-鐵磁體（反平行）（FM-QD-FM（AP））四種引線結構的量子點系統(tǒng)中，引線中的自旋熱累積對自旋抽運的影響。研究表明對稱引線（FM-QD-FM和NM-QD-NM）系統(tǒng)中，引線中的自旋熱累積會破壞原有抽運系統(tǒng)的平衡態(tài)，給系統(tǒng)帶來額外電流，使

5、純自旋流不復存在；在非對稱引線（FM-QD-NM和FM-QD-FM（AP））系統(tǒng)中，引線中的自旋熱累積也會對原有抽運系統(tǒng)的自旋輸運產生影響。但是，在對稱引線系統(tǒng)中適當調節(jié)引線化學勢可以消除自旋熱累積帶來的額外電荷流，從而得到純自旋流；而在非對稱引線系統(tǒng)中電荷流則很難被消除。因此，在實際自旋電子器件中可以用構建對稱引線量子點系統(tǒng)的方法來產生純自旋流，也可以用來測量材料的自旋熱累積強度。在實際器件設計中，材料中自旋熱累積是一種不可忽略的屬性