GaAs與AlGaAs構成的量子線中的電子輸運特性.pdf

1、量子線是繼超晶格和量子阱之后，于上個世紀80年代中后期和量子點同時發(fā)展起來的一種新型低維量子結構。是低維半導體結構家族中的一個代表性成員。介觀器件的工作原理主要依賴于電子的隧穿，在很多情況下量子線又是信息傳輸?shù)闹饕d體。由于空間受限，電子的行為可能受多方面的影響。例如雜質、量子線的界面材質不均勻等不理想因素會明顯影響其傳輸特性，進而影響器件的性能。因此研究不理想因素對電子在量子線中的輸運特性的的影響，既具有重要的理論價值，也具有重要的實

2、際應用背景。為此我們對于材料GaAs和AlδGa1-δAs組成的量子線的輸運性質進行了理論研究。對于準一維介觀結構的量子線，其中的電子不能再被視為經(jīng)典的粒子，運動的電子具有波粒二象性。這樣量子相干自然地包括在Landauer-Büttiker理論中。Landauer-Büttiker輸運理論是在介觀體系中最為廣泛使用的量子輸運理論。
　　本研究利用Landauer-Büttiker公式和傳遞矩陣方法來研究由兩種不同材料組成的量子線

3、中的電子輸運性質。獲得了一些創(chuàng)新性的研究成果。首先我們對于GaAs-AlδGa1-δAs型量子線的輸運性質進行理論研究。我們采用有效質量近似的框架，通過解量子線體系的三維薛定諤方程，得到波函數(shù)與能量的表達式。應用適當?shù)倪吔鐥l件和傳遞矩陣方法得到體系的傳遞矩陣，并且給出矩陣元的具體表達式。結果表明傳遞矩陣的矩陣元與電子在不同材料中的有效質量相關。這體現(xiàn)了材料對于量子線中電子輸運性質的影響。我們通過傳遞矩陣元進一步給出透射系數(shù)的表達式。結果

4、表明量子線體系的透射系數(shù)與入射電子能量，量子線寬度，材料的選取等因素密切相關。利用Landauer-Büttiker公式，由透射系數(shù)得到了量子線體系的電導。運用數(shù)值運算我們給出了透射系數(shù)與電導隨著入射電子能量的變化曲線。清晰的反映了由兩種不同材料組成的量子線的電子輸運性質。結果表明透射系數(shù)與電導隨著入射電子能量的增加而增大，最終趨近于定值1。我們還研究了量子線寬度對于電子輸運性質的影響。結果表明隨著量子線寬度的增加，透射系數(shù)逐漸減小。進

5、一步，我們對于GaAs-AlδGa1-δAs-GaAs型量子線的輸運性質進行理論研究。我們應用傳遞矩陣方法得到分區(qū)的傳遞矩陣，總的傳遞矩陣為分區(qū)的傳遞矩陣之積。這樣我們得到了透射系數(shù)與電導的表達式。通過數(shù)值計算我們得到了這樣的結論，勢壘的寬度越大，透射系數(shù)越小。δ越小，透射系數(shù)和電導的取值越大。透射系數(shù)與電導的變化趨勢基本一致?？傊?，我們運用傳遞矩陣的方法對不同材料組成的量子線的輸運性質進行了理論研究，結果表明其輸運性質受到多方面因素的