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。     

双stub介观环结构中的电子输运特征

采用量子波导理论研究了双stub介观环结构中电子输运特性。结果表明电子透射系数随stub的长度和环的大小而周期地振动,对环的周长和stub的长度做适当的调整,能使电子输运达到100%。并且比较了单stub介观环结构和双stub介观环结构对电子输运的影响,发现双stub的介观环结构对电子输运调制要比单stub介观环结构好。理论研究不仅对基础物理而且对量子器件研究均有重要意义。     

任意正多边形量子环自旋输运的普遍解

在有关偶数正多边形量子环对称连接特殊情形的自旋输运特性的研究基础上,进一步探讨了任意正多边形量子环的自旋输运性质.不仅解析地求解了相关电子散射问题,而且得到了 Landauer-Buttiker 电导的普遍公式,并讨论了它的圆环极限和 Aharonov-Casher 相位问题.结合数值计算,研究了正多边形量子环的Landauer-Buttiker 电导随多边形边数、引线连接方式、自旋轨道耦合强度以及电子波矢的周期变化特性和零点分布规律. 关键词： Rashba 自旋-轨道耦合 Aharonov-Casher 相位 量子网络 量子输运     

低维介观系统中磁边缘态输运特性

低维介观系统中,当存在垂直方向磁场时,磁边缘态的形成、存在和其固有的特性对系统的量子相干输运过程起着至关重要的作用。本文通过求解相关的单电子的薛定谔方程,来演示准一维量子线中磁边缘态的形成,讨论磁边缘态波函数的一般性质和规范变换及坐标旋转变换下边缘态的变换形式。简单介绍耦合平行双量子线的磁致输运特性,此时色散关系中出现能级交叉、劈裂、和振荡结构,并导致方波型振荡的磁电导谱。最后,简单介绍一维和有限宽度的介观环中持续电流和色散关系。     

低维介观系统中磁边缘态输运特性

低维介观系统中，当存在垂直方向磁场时，磁边缘态的形成、存在和其固有的特性对系统的量子相干输运过程起着至关重要的作用。本文通过求解相关的单电子的薛定谔方程，来演示准一维量子线中磁边缘态的形成，讨论磁边缘态波函数的一般性质和规范变换及坐标旋转变换下边缘态的变换形式。简单介绍耦合平行双量子线的磁致输运特性，此时色散关系中出现能级交叉、劈裂、和振荡结构，并导致方波型振荡的磁电导谱。最后，简单介绍一维和有限宽度的介观环中持续电流和色散关系。     

任意正多边形量子环自旋输运的普遍解

在有关偶数正多边形量子环对称连接特殊情形的自旋输运特性的研究基础上,进一步探讨了任意正多边形量子环的自旋输运性质.不仅解析地求解了相关电子散射问题,而且得到了 Landauer-Buttiker 电导的普遍公式,并讨论了它的圆环极限和 Aharonov-Casher 相位问题.结合数值计算,研究了正多边形量子环的Landauer-Buttiker 电导随多边形边数、引线连接方式、自旋轨道耦合强度以及电子波矢的周期变化特性和零点分布规律.     

相干输运中的接点问题

为了研究介观体系的相干输运中接点的重要作用,采用一简单的纳米单势垒“二维-一维-二维”(2D-1D-2D)模型,应用散射矩阵方法和托马斯-费米近似,计算了体系透射率和在直流电压下电势分布. 结果表明： 1)接点对其透射率有显著的影响; 2)电势降落表现的电导性质违背了与经典串联电路中等价的基尔霍夫定律. 因此介观体系中各器件与接点间是量子相干的,考虑接点问题有利于对介观体系相干输运更为深入的研究. 关键词： 相干输运 接点 介观体系     

磁场下非对称T型量子波导的电子输运行为

运用模匹配方法和求解单电子薛定谔方程,来演示非对称T型磁量子结构的电子输运性质.结果表明,结构因子和磁势垒都能改变电子散射模数,电子输运谱因此变得复杂而丰富,散射区域出现了完全局域态和磁边缘态.在特定的结构参数和磁场强度下,能观测到宽谷、尖峰、共振透射和共振反射等电子输运现象,即可以通过调节磁场大小和结构参数来实现波矢过滤. 关键词： 介观体系 电子输运 磁效应     

交流源作用下介观LC电路系统量子态随时间的演化

利用量子不变量理论,讨论了交流电流源作用下介观LC电路系统动力学的演化,得到描述系统量子态随时间的演化算符.分析结果表明:在考虑了介观电容器极板间电子波函数的耦合作用后,介观电路系统将由初态演化到压缩态.     

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…     

“介观”系统中的量子相干性和输运

本文综合介绍近几年来，在研究“介观”系统（ｍｅｓｏｓｃｏｐｉｃ　ｓｙｓｔｅｍｓ）中电子的输运现象时所观察到的量子干涉效应．含有无序的散射中心的金属细线或小环，半导体二维电子气中量子点接触结构，一维量子线，以及双联通的微结构等，都属于“介观”系统，其电子的相泣相干长度Ｌφ可以与系统的结构尺度相比较，电子波的量子干涉现象变得十分显著和重要。本文着重介绍金属和半导体异质结中Ａｂａｒｏｎ－ｏｖ－Ｂｏｈｍ效应、金属细线中电导的量子相干涨落现象和电导的非定域性．     

半导体量子结构中量子力学新效应

量子力学波函数的相位、相干性与退相干,正成为当前物理学研究的一个热点,半导体材料及其低维量子结构,以其制备工艺的精良和物理研究的透彻而成为最佳研究对象,对于半导体量子结构中载流子相位和关联的实验研究,主要遵循两路线：（1）使系统特征尺度与相干长度可比,研究介观系统与小量子系统输运过程中量子相干效应;（2）发展超短脉宽激光器与超快探测技术,研究与相干时间可比的时间尺度内的动力学,文章结合笔者的研究工作,着重介绍半导体及其量子结构中超快光学过程研究,包括电声子散射的量子动力学,直流与THz交流电场驱动的半导体超晶格激子态、吸收光谱与四波混频谱,动力学Fano共振和多体相互作用中超越平均场近似的重要性。     

交变电源作用下介观电感耦合电路中电荷与电流的量子涨落

利用量子厄米不变量理论,我们研究了交变电源作用下介观电感耦合电路的量子动力学,不仅得到了含时薛定谔方程的精确解,计算了电路中电荷与电流的量子涨落,同时也得到了介观电路的非绝热非循环几何相位的表达式.     

有源介观RLC电路的量子涨落

通过正则变换将有源介观RLC电路进行了量子化,运用路径积分方法求出了介观RLC电路的波函数.由该波函数严格计算了电荷、电流的量子涨落.     

RLC介观电路的量子化研究

通过正则变换,应用费恩曼路径积分方法,得出了RLC介观电路的严格波函数,并进一步讨论了电路中电荷和广义电流的量子涨落.     

交流源作用下介观RLC电路系统量子态随时间的演化

根据量子不变量理论，同时考虑介观电容器极板间电子波函数的耦合作用和电路的耗散,研究介观RLC电路系统在交流电流源作用下动力学的演化过程，并且得到描述系统量子态随时间的演化算符.进一步的分析结果表明，介观RLC电路系统的波函数将由任意的初态演化到一般的压缩态. 关键词： 介观RLC电路 交变电源 不变量理论 时间演化算符     

基于格林函数的多终端量子链状体系电子输运性质的研究

利用递推格林函数技术计算了多终端量子体系的电子输运特性，首先运用递归方法给出介观 或量子体系的格林函数. 然后利用散射矩阵和输运方程给出体系的电导方程，可以将多终端 的输运简化为双终端的输运方程，以便得到体系电子输运的谱结构. 计算结果表明，由于中 间节点的存在，使器件的传输谱偏离一维链的对称性，在低能量端出现一个新的电导峰值. 此外，本方法可以被应用到各种复杂的带有吸附结构量子体系输运的研究中. 关键词： 格林函数 散射矩阵 量子体系     

T型量子点结构中的自旋极化输运过程

我们利用单杂质Anderson模型及运动方程等理论,通过求解格林函数的方法研究了通过T型量子点结构(耦合于铁磁电极和介观环量子点结构)的自旋极化输运过程.研究结果表明,与量子点相耦合的铁磁电极中的极化强度是控制量子点电子输运的重要参数,由此可以达到自旋阀效应.另外我们还发现与量子点相耦合的介观环中的磁通会影响电子自旋向上和自旋向下近藤共振峰的分裂程度,但若加入适当的外磁场,那么这样的分裂将被抵消。     

环形碳纳米管-量子点耦合系统的介观输运

应用非平衡格林函数方法研究通过环形碳纳米管-量子点耦合系统的介观输运.相干隧穿与环形碳纳米管和量子点各自的能级结构有强烈的依赖关系,阿哈郎诺夫-玻姆效应使能级周期性变化,隧穿电流则随磁通量作周期性振荡.环形碳纳米管的具体纳米结构显示出金属-半导体相变特性,这种行为也在输出电流中体现出来.子系统量子能级的匹配与失配关系在介观输运过程中起重要作用.     

交流源作用下介观RLC电路系统量子态随时间的演化

根据量子不变量理论,同时考虑介观电容器极板间电子波函数的耦合作用和电路的耗散,研究介观RLC电路系统在交流电流源作用下动力学的演化过程,并且得到描述系统量子态随时间的演化算符.进一步的分析结果表明,介观RLC电路系统的波函数将由任意的初态演化到一般的压缩态.