雙介觀環(huán)輸運性質的研究.pdf

1、目前，由于納米技術的快速發(fā)展，人們可以制造出平均自由程比體系尺度大的介觀結構，如量子點、量子環(huán)等。在這些體系中，量子力學規(guī)律起支配作用而出現(xiàn)了許多有趣的量子現(xiàn)象。介觀體系成了物理學家的研究熱點，同時量子器件的設計和研制也引起了研究者們的注意。在本文里，對雙介觀環(huán)的輸運性質做了較系統(tǒng)和深入的研究，并根據雙Aharonov-Bohm(AB)介觀環(huán)的特征散射性質，提出了一種電導與磁通無關且可調的T型器件模型。目的在于揭示雙介觀環(huán)體系的一些物理

2、性質以及能為設計和實現(xiàn)具有優(yōu)良性能的量子器件提供理論依據。 本論文首先介紹了介觀環(huán)的研究背景、介觀物理中幾個常見的特征長度以及幾個典型效應，包括A-B效應、A-C效應、普適電導漲落特性、弱局域化效應、庫侖阻塞和量子霍耳效應等。 接著，介紹了研究介觀體系的一些理論方法，包括Landaluer-Büttiker理論、散射波函數(shù)法、散射矩陣、格林函數(shù)和量子波導理論。其中在散射波函數(shù)法這節(jié)中，運用了該方法，給出了二端Rashba

3、模型的非平衡自旋累積效應的計算結果，這些結果和其它理論和實驗結果是大致符合的。 然后，對雙AB環(huán)不含磁性雜質的輸運性質做了簡單的介紹。利用量子波導理論，分別對雙AB環(huán)含一個磁性雜質和兩個磁性雜質的情況，做了計算，求出了透射系數(shù)。計算表明不同的kl(k是波矢，l是單環(huán)的周長)值，磁性雜質對雙AB環(huán)輸運性質的影響不同。尤其是當kl=2nπ，(n=0，1…)時，磁性雜質的存在對透射幾率幾乎沒有影響。本研究發(fā)展了已有的雙AB環(huán)散射性質的

4、解釋，對量子器件的設計有潛在的意義。 第四部分，通過量子波導理論計算了多端雙AC環(huán)的性質，包括透射系數(shù)和自旋極化效應。計算結果表明無極化電子通過該體系后，可導致體系的兩個出射端出現(xiàn)自旋極化，可通過控制門電壓和改變ka(k是波矢，a是環(huán)的半徑)值來控制自旋分布。此研究有助于自旋器件的設計。 第五部分，根據雙AB環(huán)的特征散射性質，提出了一種與磁通無關且電導可調的T型器件模型。利用量子波導理論研究了其透射性質。發(fā)現(xiàn)在設定體系左

5、端的雙AB環(huán)kl<,3>=(2n+1)π，(n=0，1…)，右端的雙AB環(huán)kl<,4>=2nπ，(n=1，2，…)時，通過改變kl<,2>的值來調節(jié)一出射端的透射幾率的大小，透射系數(shù)隨磁通的變化關系始終保持著平坦的性質，也就是說輸出在一些范圍內是比較穩(wěn)定的。而另一出射端除在φ/φ<,0>=±n，(n=0，1，…)外是與磁通無關的全反射。值得一提的足，整個體系對體系結構輕微的偏離有較強的抵抗能力，從而保持了體系的輸出特性。所以此研究可以為