準一維半導體納米結(jié)構(gòu)中量子輸運性質(zhì)的研究.pdf

1、介觀體系中的量子輸運性質(zhì)的研究是當前凝聚態(tài)物理的重要前沿研究方向。特別是電導量子化和熱導量子化現(xiàn)象受到了廣大科學工作者的關(guān)注，這些成果在納米尺度電子器件和熱量子器件方面具有廣闊的應用前景。本文針對具有重要理論意義和應用前景的介觀、納米尺度量子結(jié)構(gòu)中的輸運機理開展了一系列的研究，獲得了一些有意義的成果： 運用模匹配方法研究了非對稱T型磁量子結(jié)構(gòu)的電子輸運性質(zhì)。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)因子和磁勢壘都能改變電子散射模數(shù)，電子輸運譜因此變得復雜而

2、豐富，散射區(qū)域出現(xiàn)了完全局域態(tài)和磁邊緣態(tài)。在特定的結(jié)構(gòu)參數(shù)和磁場強度下，能觀測到寬谷、尖峰、共振透射和共振反射等電子輸運現(xiàn)象，即可以通過調(diào)節(jié)磁場大小和結(jié)構(gòu)參數(shù)來實現(xiàn)波矢過濾。 研究了雙磁壘量子結(jié)構(gòu)中，磁場強度和偏壓大小對電子自旋極化輸運的影響。結(jié)果表明：零偏壓下，電子在反平行等強磁壘結(jié)構(gòu)中輸運不會產(chǎn)生自旋極化；電子傳輸?shù)拈撝的芰侩S磁場強度或偏置電壓的增大而增大；在一定的磁場強度和偏壓大小下，比較由半導體InAs和GaAs兩類材料

3、構(gòu)成的量子結(jié)構(gòu)中電子輸運自旋極化度，發(fā)現(xiàn)它們的電子輸運自旋極化度都隨入射能量的增大而呈振蕩衰減趨勢，朗德有效因子高的InAs材料比GaAs的自旋極化度高出一個數(shù)量級。運用散射矩陣方法，研究了臺階磁勢壘量子結(jié)構(gòu)中二維電子氣的隧穿輸運性質(zhì)。結(jié)果表明：零偏壓下，電子的自旋極化曲線隨入射能量的增加而振蕩衰減；隨著磁臺階數(shù)的增加，電子自旋極化度最大值減小，同時自旋極化度振蕩衰減也越來越慢。在偏置電壓的作用下，電子自旋極化度在寬廣的入射能量區(qū)出現(xiàn)明

4、顯的振蕩增大，電子隧穿磁臺階勢壘表現(xiàn)出更明顯的自旋過濾效應。 研究了Neumann邊界條件和Dirichlet邊界條件下，不連續(xù)的納米結(jié)構(gòu)中的聲學聲子輸運性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：兩種邊界條件下，聲學聲子輸運譜呈不同的輸運行為，俄們能觀察到共振透射和禁止頻帶，這是由于聲子模與模的耦合作用。 研究了含側(cè)面端子的非均勻量子線的聲子熱耦合效應。這里我們考慮了兩種典型的邊界條件，即彈性自由和硬壁邊界條件。研究結(jié)果表明：在應力自由邊界

5、條件下，我們能觀察到熱導量子化現(xiàn)象，而在硬壁邊界條件下，不能觀察到這一現(xiàn)象。兩側(cè)端結(jié)構(gòu)之間的耦合效應對熱導的影響隨邊界條件的不同而不同，隨著兩側(cè)端結(jié)構(gòu)的距離的增加，熱導呈振蕩衰減現(xiàn)象。這一結(jié)果對熱調(diào)控器件的設(shè)計提供了新的思路。研究了周期性調(diào)控的介電量子線的聲學聲子輸運幾率和熱導。研究結(jié)果表明：周期性的散射導致了一些有趣的物理現(xiàn)象：(1)觀察到聲子譜的峰谷結(jié)構(gòu)，隨周期數(shù)的增加，某些深谷發(fā)展為禁止頻帶，而且禁帶的寬度可以通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)和周