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在磁电子学领域，自旋极化输运与分子器件的结合是一个热门研究方向．最近，来自美国康奈尔大学的Pasupathy等，采用纳米加工技术，将单个C60分子吸附在一对Ni电极之间，构成了“铁磁电极-C60量子点”器件．量子点的Kondo效应和铁磁性交换耦合，原本是相互排斥的，在Pasupathy的实验中，两者被首次结合在一个器件中并加以观察．研究结果表明，如果器件的质量能够保证两种效应之间的竞争得到有效控制，     

单分子器件电输运中基于量子干涉效应的调控策略

单分子器件电输运中的量子干涉效应是电子在分子独立的轨道能级内传输时因保持量子相干性,从而在不同能级之间发生相互干涉的现象.这种现象导致了电子在单分子器件内透射概率的增加或减小,在实验中体现为单分子器件电导值的升高或降低.近些年,利用量子干涉效应对不同的单分子器件进行调控在实验中被证实是有效的调控手段,如对单分子开关、单分子热电器件、单分子自旋器件等器件性能的调控.本文介绍了量子干涉效应的相关理论与预测、实验观测与证实,以及其在不同单分子器件上的调控作用.     

磁场方向调制的InAs量子点分子量子比特

在有效质量近似条件下研究了由两个垂直耦合自组织InAs量子点组成的双电子量子点分子的电子结构，在此基础上利用系统的总自旋提出了一种磁场方向调制的量子比特方案.电子的相关效应可以导致系统的总自旋在0和1之间转换，值得注意的是，通过调节外部磁场的方向来实现这种转换，而不是像以往那样通过改变外部磁场的大小.结果支持利用系统的总自旋作为磁场方向调制的量子比特的可能性，而且因为高质量的垂直耦合量子点分子的制作工艺已经成熟，所以这是一个非常现实的量子比特设计方案. 关键词： 量子点分子 磁场方向调制 量子比特     

中国科技大学制成新型单分子整流器

日前，中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室在富勒烯单分子研究中又获重要进展．他们成功得将富勒烯单分子中的一个碳原子用氮原子取代，并利用单电子隧穿效应，研制成仅由一个分子组成的新型单分子整流器．该分子器件有着和传统单分子整流器不同的工作原理，在重复性和可控性方面有着明显的优势。     

导线非共线的分子器件输运性质的第一性原理研究

分子器件是电子器件向小体积化发展的极限,分子器件中的电子在输运过程中体现出明显的量子效应,分子导线与分子接触的位置和导线间的角度等器件结构因素都会对分子器件的输运性质产生较大的影响.迄今为止,尚未见利用第一性原理量子输运计算方法研究导线非共线的分子器件输运性质的报道.本文以金-苯(硫醇)-金结构的分子器件为例,利用基于非平衡格林函数理论和密度泛函理论的第一性原理量子输运计算方法对其输运性质进行了系统研究,特别注重于研究随着非共线导线间导线夹角角度的变化及导线和苯(硫醇)分子接触位置的不同对器件输运性质的影响.计算表明,金导线与苯(硫醇)的接触位置及导线的夹角等器件结构细节不仅能够定量地影响金-苯(硫醇)-金分子器件的电流大小,还能够定性地改变器件的输运性质,使得部分器件结构出现负微分电阻效应.研究结果对全面理解分子器件的输运性质具有一定的指导意义.     

半导体微结构物理效应及其应用讲座 第2讲 量子阱、超晶格物理及其在光电子领域中的应用

文章介绍了半导体量子阱、超晶格的基本物理，以及它在光电子领域中的应用，包括量子阱、量子线、量子点、激光器、光调制器、自电光效应器件、量子点器件等．     

分子磁体中的量子隧穿及宏观量子效应

文章介绍了分子磁体中的量子隧穿和宏观量子效应理论和实验研究的新进展．分子磁体既有宏观磁体特性也呈现纯量子行为，例如磁化矢量的量子隧穿．文章作者解释了如何通过量子隧穿实现宏观量子相干(即薛定谔猫态的相干叠加)和量子态位相干涉．对隧穿率计算的瞬子方法，特别是有限温度隧穿理论及其在分子磁体量子隧穿中的应用也做了简要的阐述．     

预先合成量子点组装制备高效量子点太阳电池

量子点太阳电池现已成为极具潜力的“第三代” 光伏器件, 其优点体现在材料成本低廉, 制备工艺简便, 以及其敏化剂特有的多激子效应(MEG) 潜能和吸光范围可方便调节等方面. 但是与染料分子敏化剂相比, 量子点敏化剂粒径更大、表面缺乏具有与TiO₂结合的官能团, 这导致其在TiO₂介孔中渗透阻力大、难以在TiO₂表面吸附沉积, 所以量子点沉积手段在电池组装过程中尤为重要. 本文综述了电池组装过程中量子点的沉积方法, 分类阐述了直接生长量子点方法: 化学浴沉积(CBD)和连续离子层吸附生长(SILAR), 以及采用预先合成量子点的沉积方法: 连接分子辅助法(LA)、直接吸附法(DA)和电泳沉积(EPD)方法, 陈述了各沉积方法的发展过程及相应电池性能的改善, 对比了这些沉积方法的优缺点. 突出介绍了预先合成量子点的沉积方法, 特别是近年来不断优化而凸显优势的连接分子辅助法(LA). 总结了此方法快速、均匀沉积以及实现器件高性能的特点, 介绍了此方法沉积表面缺陷更少、结构更完善、材料更“绿色化”的量子点敏化剂的最新研究成果.     

一种实现空间分离的单分子磁体之间纠缠的新方法

本刊讯 武汉光电国家实验室杨晓雪课题组在一个耦合的腔-光纤-腔系统中，提出了实现空间分离的单分子磁体之间纠缠的新的理论方案。其优点在于：1）单分子磁铁作为固体介质，它在大规模集成以及方案器件化方面有着冷原子气体介质无法比拟的优点，实现分子磁铁之间的纠缠有助于推动固态基量子信息理论的发展；2）方案是在耦合的腔-光纤-腔系统中实现的，通过适当的调节腔和光纤的耦合方式，可以方便的调节纠缠的量子比特之间的位置关系，这对于实现量子信息网络是至关重要；     

中科大单分子器件基础研究获新进展

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室单分子物理化学研究团队,利用低温超高真空扫描隧穿显微镜,巧妙地对三聚氰胺这个比头发丝的六万分之一还细的小分子进行了单分子手术,将其从普通化工原料转变为既有二极管效应又有机械开关效应的双功能单分子器件,为单分子器件的多功能化开辟了新的思路．这一成果发表在近期出版的美国《国家科学院院刊》上．     

T型双量子点分子Aharonov-Bohm干涉仪的电输运

利用非平衡格林函数方法, 理论研究T型双量子点分子Aharonov-Bohm (A-B)干涉仪的电荷及其自旋输运性质. 通过控制T型双量子点分子内量子点间有无耦合, 能够实现在同一电子能级位置处分别出现共振和反共振状态, 根据此性质, 能将体系设计成量子开关器件. 当将两个完全相同的T型双量子点分子分别嵌入A-B干涉仪两臂中时, 磁通取适当数值, 能够出现完全的量子相消干涉. 通过调节量子点能级、左右两电极间的偏压和Rashba自旋轨道相互作用强度, 可对体系自旋流进行调控. 关键词： 非平衡格林函数 T型双量子点分子 Aharonov-Bohm干涉仪 自旋输运     

InGaAs/GaAs应变脊形量子线分子束外延非平面生长研究

提出了新型InGaAs/GaAs应变脊形量子线结构．这种应变脊形量子线结合了非平面应变外延层中沿不同晶向能带带隙的变化、非平面生长应变层In组分的变化，以及非平面外延层厚度的变化等三方面共同形成的横向量子限制效应的综合作用．在非平面GaAs衬底上用分子束外延生长了侧面取向为（113）的脊形AlAs/In GaAs/AlAs应变量子线．用10K光致荧光谱测试了其发光性质．用Kronig-Penney模型近似计算了这种应变脊形结构所具有的横向量子限制效应，发现其光致荧光谱峰位的测试结果，与计算结果相比，有10meV的“蓝移”．认为这一跃迁能量的“蓝移”是上述三方面横向量子限制效应综合作用的结果 关键词：     

含InAs自组装量子点肖特基二极管的关联放电效应

制作了含自组织量子点的金属半导体金属双肖特基势垒器件,研究了器件的电流输运特性.在量子点充放电造成的电流迟滞回路的基础上,观察到了电压扫描过程中的电流由低态到高态的跳跃现象.这种电流跳跃来源于充电量子点的关联放电效应.根据量子点系统的哈密顿量,分析了充电量子点关联放电的原因.这种关联放电效应起源于量子点与2DEG的相互作用,当一个量子点放电时通过量子点和2DEG电流的变化会影响其他的量子点,从而促使其放电,这种过程在整个系统中放大导致所有的量子点放电 关键词： 关联效应 自组装量子点     

以石墨烯为电极的有机噻吩分子整流器的设计及电输运特性研究

传统硅基半导体器件受到了量子尺寸效应的限制,发展分子电子学器件有可能解决这一难题.本文提出了由石墨烯电极和有机噻吩分子相结合构造分子器件的思想,建构了"石墨烯-噻吩分子-石墨烯"结构的分子器件,并运用非平衡态格林函数结合密度泛函理论的方法研究了其电输运特性.系统地分析了电子给体"氨基"和电子受体"硝基"两种取代基的位置对有机噻吩分子电输运的影响.计算表明,有机噻吩二聚物被"氨基"和"硝基"取代后会产生明显的负微分电阻效应和整流效应.进一步对产生这些效应的物理机制进行分析,发现氨基的位置可以调整负微分电阻的强弱,硝基的位置可以改变整流的方向.     

在Si衬底上自组装生长Ge量子点研究进展

在Si衬底上自组装生长纳米尺度的Ge量子点，由于三维量子限制效应的贡献，能够在能带结构上对Si、Ge天然材料的间接带特性实施准直接带结构的改性，使激子行为和带间复合跃迁得到大幅度增强，同时Ge量子点的可控有序相关排列还有助于发展新一代的Si基电子波量子器件．文章回顾了自20世纪80年代末至今Ge／Si量子点生长研究的重要进展，对其潜在的重要应用作出了评述．结合作者自己的研究结果，着重介绍了Ge量子点的生长动力学及其形态的演变过程，指出自组装生长的Ge／Si量子点属Ⅱ型能带结构，其发光效率比一维量子阱有很大增强．探讨了用模板衬底实现对Ge量子点尺寸和分布的有序可控生长方法与途径．     

双量子点分子的电子结构

采用推广的LCAO方法和有限元方法计算了两个相同量子点组成的双量子点分子的电子结构,结果表明这种人造分子间的相互作用随两个量子点中心之间距离的变化可实现由共价键向离子键的转变.对于两个不同的量子点组成的双量子点分子,利用有限元方法计算了两个量子点中心之间距离、量子点受限势高度以及量子点半径对这种人造分子的电子结构的影响,定性地说明了Oosterkamp等人的实验现象. 关键词： 量子点分子 电子结构 共价键 离子键     

MBE生长的垂直堆垛InAs量子点及HFET存储器件的应用

用MBE设备以Stranski-Krastanov生长方式外延生长了5个周期垂直堆垛的InAs量子点，在生长过程中通过对量子点形状，尺寸的控制来提高垂直堆垛InAs量子点质量和均匀性，用原子力显微镜（AFM）进行表面形貌的表征，并利用光致发光（PL）和深能级瞬态谱（DLTS）对InAs量子点进行观测。所用Al0.5Ga0.5As势垒外延层，对镶嵌在其中的InAs量子占粗很强的量子限制作用，并产生强量子限制效应，可以把InAs量子点的电子和空穴能级的热激发当作“深能级”的热激发来研究，这样可用DLTS方法进行测量，在垂直堆垛的InAs量子点的HFET器件中，由充电和放电过程的IDS－VGS曲线可以看到阈值电压有非常大的移动，这样便产生存储效应。     

Synthesis and Adsorption Study of BSA Surface Imprinted Polymer on CdS Quantum Dots

开发了CdS量子点用于牛血清白蛋白(BSA)表面压印的方法,将CdS量子点掺杂进BSA的分子压印聚合物中. 实验过程中对制备条件和吸附条件进行了优化. 量子点(QDs)和量子点分子压印聚合物(QDs-MIP)的形貌用扫描电子显微镜进行了表征. 当该QDs-MIP重新结合模板分子BSA时,CdS量子点的荧光被淬灭. 荧光淬灭的原因可能是量子点与模板蛋白质分子之间的荧光共振能量转移. 该聚合物对压印分子的吸附为单分子层吸附,符合Langmuir等温吸附模型. 化学吸附为速率控制步骤. 该新型聚合物的最大吸附容量可达226.0 mg/g,比未掺杂量子点的BSA压印聚合物提高142.4 mg/g.     

含多层InAs量子点的双肖特基势垒二极管输运特性研究

研究了含多层InAs量子点结构的双肖特基势垒的电流输运特性,观察到了量子点的电子存储效应及其对电流的调制现象、电流多稳态现象和零点电压漂移现象.因为多量子点之间存在耦合作用,造成器件中的很多亚稳态.通过器件的输运特性显示出比含单层量子点器件更复杂的结果.随着外加电压的变化,器件经历很多弛豫过程.这些弛豫过程在电流电压曲线中造成很多电流跳跃结构和各种噪声结构 关键词： 多量子点 迟滞现象 单电子过程     

混合量子点器件电致发光的能量转移研究

在量子点的研究中,对于量子点光致发光研究报道较多,而量子点电致发光研究报道较少,特别是对于混合量子点电致发光器件中能量转移机理的研究未见报道,由于不同量子点之间的能量转移机理决定着器件的性能,为此本论文对该方面进行了研究.分别制备了单种量子点器件和混合器件,混合器件是利用红、绿、蓝三种量子点按照1:1的比例两两混合,做成结构为ITO/PEDOT:PSS/QDs/Al的器件.研究发现在一定电压范围内,单种量子点器件的发光强度随着电压增加持续上升,而混合量子点器件的发光出现了短波长下降,长波长上升的现象,表明当有外加电场时不同尺寸的量子点间产生了较高效率的能量转移.同时首次对混合量子点电致发光器件能量转移的各项参数进行了计算,得到了能量转移效率E、临界能量转移距离R0与外加电场的关系,对制备混合量子点电致发光器件具有指导意义.