半导体微结构中的量子弹道式输运

半导体微结构的尺度可以与电子的相位相干长度相比较，在输运过程中，电子保持“相位记忆”，表现为量子弹道式输运和具有量子相干性．本文着重介绍在零磁场和磁场下，量子点接触微结构中的电子的量子弹道输运过程和电导呈现量子化现象．还介绍了由量子相干性输运导致的相干的电子聚焦现象     

弹道区的电子输运

本文重点评述了无散射区电子输运在实验和理论方面的最新进展,内容涵盖半导体量子点接触的加工工艺;电导的量子化及其成因;量子点接触串、并联后,欧姆定律的遵从性;弹道输运特性的应用;以及超导量子点接触临界电流的量子化。     

室温下弹道金属点接触电导量子化的STM研究

电子工业的发展促进着介观物理的发展，曾经被Ｓｈａｒｖｉｎ用半经典理论研究过的长度小于电子平均自由程、宽度在费米波长范围的量子点接触中的弹道传输正逐渐成为介观物理研究的一个热点．所谓点接触就是两个电极间的很小尺度的接触．当点接触的长度小于材料中的电子平均自由程时，两端电子库中的电子穿过点接触时不发生散射，输运便是弹道的．由于在点接触中电流传输态受到横向限制，从而使这些态的横向动量产生量子化，导致点接触两端电导值随点接触的宽度变化而呈阶跃上升，即量子化．虽然二维电子气中量子点接触电导量子化已经被实验…     

含半圆弧形腔的量子波导中声学声子输运和热导特性

采用散射矩阵方法,研究了在应力自由和硬壁两种典型的边界条件下含半圆弧形腔的量子波导中声学声子输运和热导性质.结果表明在两种边界条件下声子透射谱和热导有着不同的特征.在应力自由边界条件下,能观察到普适的量子化热导现象,当结构为一理想的量子线时,在低温区域有一个量子化平台出现,而当半圆弧形结构存在时,非均匀横向宽度引发的弹性散射使得量子化平台被破坏;在硬壁边界条件下,不可能观察到量子化热导现象,热导随温度的增加单调上升;计算结果表明还可以通过调节半圆弧形结构的半径来调控声子的输运概率和热导. 关键词： 声学声子输运 热导 量子体系     

STM中量子点接触的电导计算

采用模式匹配和散射矩阵方法，对扫描隧道显微镜(STM)中量子点接触过程中的电导进行了计算.结果表明由量子点接触形成的纳米结构的电导呈现量子化特征，这种量子化现象随所形成的纳米结构的横向尺寸和锥角的减小而增强.而且在半导体材料中比金属中更易观察到电导量子化现象. 关键词： STM 量子点接触 量子化电导     

量子点接触中的电导与热功率：磁场与温度的影响

在有限温度和不同磁场下，精确计算了各种鞍形量子点接触中的量子化电导和热功率.量子点接触的形状影响体系的量子化特征.随磁场的增加，量子化电导的台阶加宽，热功率共振峰之间的距离加长，共振峰的数量减少.当温度升高时，电导的量子化被破坏，热功率的峰状结构也逐渐消失. 关键词： 量子点接触 量子化电导 热功率 磁场     

低维纳米材料量子热输运与自旋热电性质 ——非平衡格林函数方法的应用

低维材料不断涌现的新奇性质吸引着科学研究者的目光. 除了电子的量子输运行为之外, 人们也陆续发现和确认了热输运中显著的量子行为, 如 热导低温量子化、声子子带、尺寸效应、瓶颈效应等. 这些小尺度体系的热输运性质可以很好地用非平衡格林函数来描述. 本文首先介绍了量子热输运的特性、声子非平衡格林函数方法及其在低维纳米材料中的研究进展; 其次回顾了近年来在 一系列低维材料中发现的热-自旋输运现象. 这些自旋热学现象展现了全新的热电转换机制, 有助于设计新型的热电转换器件, 同时也给出了用热产生自旋流的新途径; 最后介绍了线性响应理论以及在此理论框架下结合声子、电子非平衡格林函数方法进行的一些有益的探索. 量子热输运的研究对热效应基础研究以及声子学器件、能量转换器件的发展有着不可替代的重要作用.     

一种新型的高频半导体量子点单电子泵

除了直流负电压外,还在浅法刻蚀出的GaAs/AlGaAs量子线上的两个金属指形门上分别叠加两个相位相差π的正弦信号,从而对形成量子点的两个势垒作不等幅调制.在无源漏偏压的情况下,通过周期形成的量子点实现了单电子的搬运.由于新的半导体量子点单电子泵不是依赖库仑阻塞效应通过隧穿进行单电子输运,因此,该器件就不会受到固定隧穿时间引起的低工作频率限制.在1.7K温度下,频率达到3GHz仍然可以观测到量子化电流平台,对应的电流值达到0.5nA量级.这种新器件提供了实现高速度、高精度搬运单电子的另一种可能途径. 关键词： 单电子输运 单电子旋转门 单电子泵 量子化电流平台     

螺旋纳米带中的声子输运

运用微分几何方法及形式散射理论,研究螺旋纳米带中的标量声子输运问题,计算了声子透射系数及热导率.数值结果表明,弯曲导致了声子模式之间的量子干涉,使总透射系数随能量变化的量子化台阶呈现振荡行为,有效地抑制了热导率. 关键词： 螺旋纳米带 声子输运 形式散射理论 微分几何方法     

含stubs量子波导系统的电子自旋极化输运性质

理论上研究了含stubs的Rashba自旋轨道耦合（spin-orbit coupling, SOC）量子波导系统的自旋极化输运性质. 利用晶格格林函数方法,发现由于stubs和SOC产生的势阱使系统中出现束缚态,这些束缚态与传播态之间相互干涉导致电导中出现Fano共振结构,同时在对应的自旋极化率中也出现Fano共振或反共振结构. 此外,由于系统结构的突变使电子被反向散射和量子干涉效应,电导中出现一系列的共振峰. 但是,当系统加上外磁场后,所有这些效应都被抑制, 系统重新出现量子化电导, 同时自旋电导也出 关键词： 量子波导 自旋极化输运 自旋轨道耦合     

量子点调制的一维量子波导中声学声子输运和热导

利用散射矩阵方法,比较了被一维凸形量子点、凹形量子点调制的量子线中膨胀模的声子输运和热导性质. 研究结果表明: 声子的输运概率与热导受制于量子点几何结构,具有凸形量子点结构的量子线中声子输运概率与热导K_CV大于具有凹形量子点结构的量子线中声子输运概率与热导K_CC. 两者热导之比K_CV/K_CC依赖于一维量子点的具体结构,且随着温度及主量子线与量子点横截面的边长差Δ_SL的增加而增加. 两种具有不同散射结构的一维量子线中热输运性质的区别在于凸形量子点结构中膨胀模数量总是大于凹形量子点结构中膨胀模数量的缘故. 关键词： 声学声子输运 热导 量子结构     

双阱结构含时量子输运的微扰论及输运方程

利用Lewis-Riesenfeld不变量理论和与不变量有关的幺正变换方法研究了双阱结构含时量子 输运的微扰论.获得了双阱内含时薛定谔方程的精确解的完备集，在此基础上，把双阱与左 右热库的相互作用作为微挠，获得了双阱结构一阶近似下的输运方程，并在绝热近似下提供 了一种用于研究量子输运过程中几何相因子(Berry相因子)的方法. 关键词： 含时量子输运 输运方程 不变量 几何相因子     

含双T形量子结构的量子波导中声学声子输运和热导

采用散射矩阵方法, 研究了含双T形量子结构的量子波导中声学声子输运和热导性质. 结果表明: 在极低温度, 双T形量子结构能增强低温热导; 相反地, 在相对较高的温度范围, 双T形量子结构能降低低温热导. 而在整个低温范围内, 增加散射区域最窄处的宽度能增强低温热导. 计算结果表明可以通过调节含双T形量子结构的量子波导结构来调控声子的输运概率和热导. 关键词： 声学声子输运 热导 量子结构     

两个量子窄区串联时的绝热输运和欧姆输运

利用Landoner 公式的多通道推广形式, 研究了两个不相等的量子窄区在串联情形下的绝热输运和欧姆输运. 这两个窄区以一个密闭的空腔相连接. 计算结果表明绝热输运导致窄区电阻的非相加性, 而非绝热输运服从欧姆相加规则. 这与实验定性一致. 关键词：     

QGP中胶子的经典输运方程

建立了夸克胶子等离子体中胶子的经典输运方程, 并讨论了它与胶子的量子输运方程以及它与夸克的经典输运方程之间的关系.     

多个侧向链对横向量子线传输性质的调制

利用递推格林函数方法，研究了与多个量子点间无相互作用的量子链相耦合的横向量子线的电子输运特性，发现量子链上格点的个数N_U与侧向无限或有限量子链个数N对横向量子线输运性质的不同调制规律.由计算可知，利用格林函数可以方便的对传输构型及传输链中的格点数进行调解，从而得到各种人为量子器件的输运性质. 关键词： 递推格林函数 无限链 有限链 电子输运     

半导体量子器件物理讲座：第五讲 弹道输运器和量子干涉器件

当器件的尺度小型与电子的平均自由程相当时,电子的输运可以看作弹道输运。文章介绍了隧穿热电子晶体管输运放大器和电子能谱仪两种工作模式下的工作原理以及用共振隧穿热电子晶体管做成的记忆器,如果器件的尺寸进一步减小,电子的波动特性也必须考虑,文章介绍了研究这种器件中的输运特性的方法及量子干涉晶体管和量子反射晶体管的工作原理。     

超微结构中的Landauer—Buttiker输运理论

随着超微结构或者所谓的介观结构的尺度不断缩小而逼近各种描述固体属性的特征长度(相位相干长度、弹性散射长度或者布洛赫波长)时电子波函数的量子属性在介观结构的输运现象中表现得越来越明显。近年来发展日趋完善的Landauer-Buttiker输运理论由于明确考虑了波函数相位对输运的影响,在介释介观结构中各种量子相干输运现象时获得了很大的成功。本文力图较系统地介绍Landauer-Buttiker输运理论的要点,讨论介观结构中电导的对称性、电势分布的涨落和电势电极引起的相干性等重要问题。有关计算介观结构各电极间的散射矩阵S或者透射系数的微观理论不属本文讨论范围之内。     

固态量子比特的量子测量

文章介绍了作者用介观输运器件[如量子点接触（QPC）或单电子晶体管（SET）]测量固态量子比特的原理和特性，特别着重地介绍了作者最近在处理被测量子比特和介观测量仪器之间的关联方面的新进展。     

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.