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。     

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     

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…     

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     

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     

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     

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。     

复杂势场量子弹球中疤痕态的量子化条件

量子疤痕是波函数在经典不稳定周期轨道周围反常凝聚的一种量子或波动现象.人们对疤痕态的量子化条件进行了大量研究,对深入理解半经典量子化起到了一定的促进作用.之前大部分研究工作主要集中在硬墙量子弹球上,即给定边界形状的无穷深量子势阱系统.本文研究具有光滑复杂势场的二维量子弹球系统,考察疤痕态的量子化条件及其重复出现的规律,得到了与硬墙弹球不一样的结果,对理解这类现象是一个有益的补充.这些结果将有助于理解具有无规长程杂质分布的二维电子系统的态密度谱和输运行为.     

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     

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.     

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     

物理学中的全量子化效应与新的探索

在一般的第一性原理计算中,原子核总是被近似成经典粒子.然而,在一些特殊的体系中,原子核的量子效应对体系的物理性质和物理过程有着至关重要的影响.在相关问题的模拟中,考虑了原子核量子效应的全量子化计算,展示了其独有的准确性.目前,路径积分分子动力学是被广泛采用的全量子化计算方法.而第一性原理的路径积分分子动力学不仅保留了第一性原理计算中电子结构和电子基态能量计算的方法,同时还应用费恩曼(Feynman)路径积分原理,得到了包含原子核量子信息的运动方程.张千帆等人应用第一性原理路径积分分子动力学,计算了BaZrO3中氢核的输运情况.结果表明,原子核的量子化对输运中两个不同的子过程有不同程度的影响,它使得有氢氧键断裂的T过程的势垒下降更多,使T过程成为快过程,从而验证了红外光谱实验的结果,同时否定了传统计算给出的T过程是慢过程的结论.     

量子点接触中有关电导0.7结构的研究

研究了由鞍形势描述的量子点接触中的电子输运性质,利用Hartree-Fock近似与低维纳米器件中Thomas-Fermi近似方法处理了电子-电子之间的相互作用,采用格点格林函数方法计算了零温下体系的电导、电子的自旋积累以及散粒噪声,重现了0.7结构这个反常的实验现象.计算结果加深了我们关于半导体纳米器件中的强关联互作用对自旋输运影响的理解.     

含Maxwell–Chern–Simons项CP1非线性σ模型的分数自旋和分数统计性质

在(2+1)维时空中研究了含Maxwell-Chern-Simons(MCS)项的CP¹非线性σ模型的量子对称性质.取库仑规范,用Faddeev-Senjanovic路径积分量子化方案对该系统进行量子化.根据约束Hamilton系统的量子对称性质,在量子水平上得到了系统分数自旋性质     

超导电性的量子特征

大量实验事实及量子力学理论已证明微观粒子的运动会表现出一系列量子化特征．因此,过去人们通常认为量子效应是微观粒子所独有的．在本文中,我们通过超导体的一些奇特现象,论述了超导电性的量子特征;阐明在一定条件下由大量微观粒子组成的宏观物体也具有量子化效应,宏观可测量也可以是量子化的,这种宏观量子效应仍可用量子力学理论来研究．     

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     

组合Bose场的分数自旋和分数统计性

对组合Bose子场，采用FS (Faddeev-Senjanovic) 路径积分量子化方法进行量子化.从量子Noether定理出发，给出量子分数自旋和分数统计性质. 关键词： 路径积分量子化 分数自旋 分数统计     

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     

超晶格异质结构中的输运性质

本文综述了半导体异质结构中的输运物质,包括电子在量子阱叠层中平行方向和穿过异质结构势垒时垂直方向上的传导。注意力集中于电子系统的能量量子化以及二维特性。专题的选择依据我们的物理兴趣和实验工作所达到的水平。这里采用已被广泛研究的Ga As—GaA/As异质结构作为说明。     

超晶格异质结构中的输运性质

本文综述了半导体异质结构中的输运物质,包括电子在量子阱叠层中平行方向和穿过异质结构势垒时垂直方向上的传导。注意力集中于电子系统的能量量子化以及二维特性。专题的选择依据我们的物理兴趣和实验工作所达到的水平。这里采用已被广泛研究的Ga As—GaA/As异质结构作为说明。