對(duì)混合多端量子點(diǎn)系統(tǒng)中直流電子輸運(yùn)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(shí)驗(yàn)上已經(jīng)能夠制造出不同類型的量子點(diǎn)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(diǎn)系統(tǒng)。由于電極屬性的不同、量子點(diǎn)中的庫(kù)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(yùn)過(guò)程，它們之間既可能相互合作又可能相互競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致會(huì)有大量新奇的輸運(yùn)現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，研究混合多端量子點(diǎn)系統(tǒng)中的直流電子輸運(yùn)既有助于研發(fā)功能型納米電子器件還能促進(jìn)對(duì)基礎(chǔ)凝聚態(tài)物理的理解。本論文主要運(yùn)用

2、非平衡格林函數(shù)理論研究了三個(gè)混合多端量子點(diǎn)系統(tǒng)中的直流電子輸運(yùn)，對(duì)前兩個(gè)系統(tǒng)的研究能夠促進(jìn)一些納米電子器件的實(shí)現(xiàn)或改進(jìn)，對(duì)第三個(gè)系統(tǒng)的研究預(yù)言了一種新穎的強(qiáng)關(guān)聯(lián)輸運(yùn)現(xiàn)象。
　　第一個(gè)系統(tǒng)稱為Cooper對(duì)劈裂器，由一根BCS超導(dǎo)電極通過(guò)兩個(gè)無(wú)庫(kù)侖相互作用的量子點(diǎn)分別與兩根正常金屬電極相連接組成，最近實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)基于碳納米管制造出了這種裝置。Cooper對(duì)劈裂器可以將BCS超導(dǎo)電極中組成Cooper對(duì)的兩個(gè)電子拆開并分別注入到兩根金屬

3、電極中，形成一個(gè)空間非局域的糾纏電子對(duì)，這種糾纏電子對(duì)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(guò)調(diào)節(jié)電壓控制電子輸運(yùn)的方法，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)量子點(diǎn)的能級(jí)可以很容易的獲得100％的Cooper對(duì)劈裂效率，遠(yuǎn)高于目前實(shí)驗(yàn)上通過(guò)電學(xué)手段實(shí)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(duì)的糾纏程度。
　　第二個(gè)系統(tǒng)是提出的，它由一個(gè)懸掛的碳納米管量子點(diǎn)與一根金屬電極隧穿耦合組成。這個(gè)系統(tǒng)中有兩個(gè)重要的物理元

4、素，即碳納米管量子點(diǎn)中的自旋-軌道耦合和振動(dòng)模?？紤]振動(dòng)模與一個(gè)恒溫?zé)崧曌訋?kù)耦合，那么熱聲子庫(kù)和量子點(diǎn)之間可以有熱流傳輸，因此量子點(diǎn)除了與費(fèi)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(duì)碳納米管量子點(diǎn)施加一個(gè)縱向外磁場(chǎng)這個(gè)裝置就是一個(gè)天然的能產(chǎn)生純自旋流的自旋流電池。簡(jiǎn)單的說(shuō)，碳納米管量子點(diǎn)中的自旋-軌道耦合和振動(dòng)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(diǎn)中的電子發(fā)生自旋翻轉(zhuǎn)，而玻色“電極”和費(fèi)米電極之間的新

5、穎熱電效應(yīng)可以為這個(gè)自旋流電池提供驅(qū)動(dòng)力。我們的理論預(yù)言對(duì)自旋電子學(xué)中關(guān)于如何產(chǎn)生可控純自旋流的問(wèn)題提供了一個(gè)思路。
　　第三個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)振動(dòng)量子點(diǎn)與一根正常電極和一根BCS超導(dǎo)電極隧穿耦合組成，實(shí)驗(yàn)上最近已經(jīng)制造出了這個(gè)裝置并報(bào)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(yùn)特征。進(jìn)一步從理論上研究了這個(gè)系統(tǒng)在Kondo區(qū)的輸運(yùn)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(gè)聲子能量，這與實(shí)驗(yàn)中在非Kondo