30004.石墨烯費米速度調(diào)制結(jié)構(gòu)中量子輸運性質(zhì)的研究_第1頁
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1、學校代碼:10094中圖分類號:0469密級:UDC:訶孽£解菡丈學博士學位論文公開530石墨烯費米速度調(diào)制結(jié)構(gòu)中量子輸運性質(zhì)的研究ThequantumtransportpropertiesingraphenewithFermivelocitymodulations研究生姓名:劉磊指導教師:劉建軍教授學科專業(yè):凝聚態(tài)物理學研究方向:半導體超晶格論文開題日期:2010年9月1日摘要石墨烯已經(jīng)展現(xiàn)出大量的新奇物理性質(zhì)和潛在的納米電子器件的應(yīng)

2、用價值,石墨烯輸運性質(zhì)的研究正在吸引著越來越多的關(guān)注。這種非相對論的二維電子系統(tǒng)的低能激發(fā)態(tài)滿足狄拉克方程的二維無質(zhì)量極限形式,即狄拉克外爾方程。無質(zhì)量狄拉克費米子的能帶結(jié)構(gòu)在狄拉克點附近具有線性的色散關(guān)系,其費米速度不依賴于動量,可以由電子間相互作用來控制和調(diào)節(jié)。目前,速度阱(壘)等石墨烯速度調(diào)制結(jié)構(gòu)吸引了廣泛的研究興趣。在該結(jié)構(gòu)中費米速度依賴于在二維空間中的位置。比如:速度阱(壘)區(qū)域?qū)?yīng)于其中的費米速度小于(大于)周圍的背景區(qū)域。

3、石墨烯速度調(diào)制結(jié)構(gòu)中的輸運性質(zhì)與傳統(tǒng)的由電磁場調(diào)控的石墨烯納米結(jié)構(gòu)很不相同,例如:速度壘的全反射角不依賴于入射電子能量,而是決定于費米速度比率,類似于光學中的折射率。因而,狄拉克費米子在這種速度調(diào)制結(jié)構(gòu)中獨特的輸運性質(zhì)為操控電子以及設(shè)計納米電子器件提供了一個新的途徑。在本文中,我們集中于對石墨烯對稱和非對稱速度調(diào)制結(jié)構(gòu)中電子輸運性質(zhì)的研究。主要內(nèi)容和重要結(jié)果如下:首先,利用傳遞矩陣方法,我們研究了石墨烯對稱雙速度壘(阱)結(jié)構(gòu)在電場和磁場

4、調(diào)制下的輸運性質(zhì)。通過在不同條件下對透射概率、電導和Fano因子的數(shù)值計算發(fā)現(xiàn),速度壘(阱)結(jié)構(gòu)的整體性質(zhì)與靜電勢壘(阱)結(jié)構(gòu)是相似的。與單速度壘(阱)相比較,雙速度壘(阱)透射概率的角度依賴曲線的共振峰數(shù)量顯著增加了。對于組合的速度壘和靜電勢壘,F(xiàn)ano因子在費米能大于狄拉克點的區(qū)域仍然保持強烈的振蕩,這表明速度調(diào)制效應(yīng)顯著地擴大了靜電勢壘的共振隧穿區(qū)域。對于速度阱來說,其電導和Fano因子比速度壘情形振蕩得更快且更強烈,這是與速度阱

5、中準束縛態(tài)相關(guān)聯(lián)的共振透射導致的。當施加磁場時,磁壘所產(chǎn)生的F觚。因子的泊松值平臺可以被速度阱(壘)效應(yīng)縮短(展寬),當速度阱的速度比率小于臨界值己時,能夠消除泊松值平臺。此性質(zhì)可以為我們提供一種利用速度阱的速度比率來調(diào)節(jié)輸運的導通和關(guān)閉狀態(tài)的方法。在狄拉克點處,不同速度比率情況的電導和Fano因子都取相同的數(shù)值。對于臨界值己,E;和E,的半定量分析結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果相符合。其次,我們研究了石墨烯非對稱雙速度阱和靜電勢阱結(jié)構(gòu)的輸運性質(zhì)。

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