T型耦合双量子点系统的非对等Kondo共振分裂传输

利用隶玻色子平均场近似理论,并借助于单杂质的Anderson模型的哈密顿量,研究了T型耦合双量子点嵌入正常电极的基态输运性质.结果表明：在体系处于平衡状态时,随着双量子点的耦合强度增加,体系的Kondo 效应被削弱. 当耦合强度足够强时,Kondo量子点态密度的Kondo共振单峰分裂成两个不对等的Kondo共振双峰.在体系处于非平衡状态时,增加两电极的偏压,态密度的Kondo分裂的非对等性明显加强. 关键词： Kondo效应 态密度 格林函数法 耦合双量子点     

嵌入T型耦合双量子点介观A-B环系统的显著Fano 效应

利用平均场近似理论,研究了一个嵌入T型弱耦合双量子点的介观环系统的基态性质. 结果表明,体系中复杂的基态性质源于Kondo效应与Fano效应相互竞争. 当介观环的尺寸达到足以产生完全Kondo共振时,随双量子点间耦合强度的增强,尖锐的持续电流峰出现了,且越发显著,这说明体系中存在着显著的Fano 效应. 但介观环的Kondo共振持续电流峰值却几乎不发生变化,这为测定Kondo 屏蔽云提供了一个新的可能模型. 关键词： 耦合量子点 持续电流 Kondo效应 Fano 效应     

串型耦合双量子点处于自旋阻塞区时磁输运性质的研究

使用双杂质安德森模型的哈密顿量,从理论上研究了串型耦合双量子点系统处于自旋阻塞区时的磁输运性质,并用主方程近似方法求解了哈密顿量.结果表明,自旋轨道耦合作用导致的双量子点间的自旋反转隧穿能够解除系统的自旋阻塞.同时也研究了超精细相互作用导致的在量子点内自旋反转和双量子点之间的自旋关联对系统的磁输运性质的影响,取得了一些有价值的结果,并对相关的物理问题进行了讨论.     

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。     

嵌入并联耦合双量子点介观环系统中的近藤效应

使用双杂质Anderson模型的哈密顿，从理论上研究了一个嵌入并联耦合双量子点介观环系统 , 当处在Kondo区时的基态性质, 并用slave-boson平均场方法求解了哈密顿.研究的结果表 明， 在这个系统中，当两个量子点处于强耦合时，两个量子点可以相干耦合成一个人造分 子，导致一个增强的Kondo效应和超强持续电流的出现.因此，在未来的纳米装置应用中，这 个系统具有潜在的应用价值. 关键词： 并联耦合双量子点 Kondo效应 超强持续电流     

嵌入平行量子点的非平衡介观环路的极化电流

利用格林函数并借助于双杂质Anderson模型的哈密顿量，研究了嵌入平行耦合量子点的非平衡介观环路的磁极化电流性质. 结果表明：在零温环境中，随着双量子点耦合强度的增加，系统的Kondo效应被削弱.在低温环境中，人为控制和调节一定的电路参数，极化电流会发生方向的反转，从而可实现对介观环路的极化. 关键词： 极化电流 耦合量子点 Kondo效应 温度效应     

T型双量子点自旋极化输运

采用Keldysh非平衡态格林函数方法和运动学方程方法,我们研究了耦合于铁磁极的T型双量子点自旋极化输运。研究发现由于Kondo效应和Fano效应的共同作用,在平衡和非平衡情况下,系统的态密度都随着铁磁电极的自旋极化强度的变化而发生变化,这样的一个可以包含单个和双个量子点的系统能为将来自旋阀实验上的进步提供更多的可供参考的的方法。     

平行耦合双量子点分子A-B干涉仪的电荷及其自旋输运

利用非平衡格林函数方法,理论研究每臂中嵌有一个平行耦合双量子点分子的A-B干涉仪(平行耦合双量子点分子A-B干涉仪)的电荷及其自旋输运性质.无外磁场时,与每臂中嵌有一个量子点的A-B干涉仪相比较,平行耦合双量子点分子A-B干涉仪中电子隧穿变得更加容易发生.当平行耦合双量子点分子A-B干涉仪中引入外磁场时,能够在电导能谱中观察到一个Fano共振和一个反共振,这两种输运状态在磁场取适当数值时能够同时消失.此外,通过调节左右两电极间的偏压、磁通和Rashba自旋轨道相互作用,可以对体系自旋输运进行调控.     

耦合Majorana束缚态T形双量子点中的Andreev反射

研究了连接在正常金属电极和超导电极之间的耦合Majorana束缚态(MBSs)T形双量子点结构中的Andreev反射.研究发现,对于T形双量子点结构,当入射能量等于边耦合量子点能级时Andreev反射电导出现Fano振荡,连接MBSs之后,零费米能附近出现一对新的Fano型振荡峰.如果忽略两个MBSs之间的相互作用,零费米能点的Andreev反射电导为定值1/2G_0(G_0=2e~2/h),不受量子点能级、双量子点之间耦合强度以及量子点与MBSs之间的耦合强度的影响.此外,在没有耦合MBSs的T形双量子点结构中,调节双量子点间的耦合强度可以使零费米能附近的Andreev反射电导出现由共振带向反共振带的转变,而耦合MBSs之后,又可以使反共振消失转而出现新的共振峰.     

相互作用量子点系统中的场致自旋电流

从理论上研究了相互作用量子点在外部旋转磁场下的非平衡自旋输运性质，研究结果表明，量子点中的相干自旋振荡可以导致自旋电流的产生，当计入库仑关联相互作用后，近藤共振效应受外部进动磁场的影响很强，特别是当磁场的进动频率与塞曼能移满足共振条件时，每个自旋近藤峰就会劈裂为两个自旋共振峰的叠加，在低温强耦合区，这种近藤型共隧穿过程对自旋电流带来重要贡献。     

二维量子点中极化子的自旋弛豫

在考虑Rashba自旋-轨道耦合的条件下, 采用二次幺正变换和变分方法研究了二维抛物量子点中由于电子与体纵光学声子的耦合作用形成的极化子在基态Zeeman分裂能级上的自旋弛豫过程.这一过程主要是通过吸收或发射一个形变势或压电声学声子完成.具体分析了强、弱耦合两种极限下极化子自旋弛豫率与外磁场、量子点半径、Landau因子参数、Rashba自旋轨道耦合参数的变化关系. 关键词： 自旋弛豫 极化子 Rashba自旋轨道耦合 量子点     

嵌入耦合量子点的介观Aharonov-Bohm环内的持续电流

使用双杂质的Anderson模型的哈密顿量，从理论上研究了一个嵌入耦合量子点的介观Aharonov-Bohm环系统处在Kondo区时的基态性质, 并用slave-boson平均场方法求解了哈密顿量. 结果表明, 在这个系统中, 宇称效应和复杂的电流 相位关系的出现反映了两个量子点可以相干耦合. 关键词： 持续电流 耦合量子点 宇称效应 Kondo效应     

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     

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     

嵌入耦合量子点的介观A-B环内的持续电流

使用双杂质的Ansderson模型的哈密顿 ,从理论上研究了一个嵌入并联耦合量子点(DQD)的介观A -B环系统处在Kondo区时的基态性质 ,并用slave boson平均场方法求解了哈密顿。结果表明 ,在这个系统中 ,由磁通诱导而产生的持续电流依赖于系统的宇称效应和尺寸大小 ,并随隧穿耦合强度的增加而变得越来越复杂。在δ >T0 K 时 ,它的电流的峰值是奇宇称的大于偶宇称的 ,并随隧穿耦合强度的增加而增大 ,但Fano共振却被削弱 ,系统始终存在宇称效应 ,这个系统与单 (串联耦合双 )量子点系统相比 ,有许多不同的物理性质。因此 ,在未来的装置设计中 ,是很有潜力的。     

两端线型双量子点分子Aharonov-Bohm干涉仪电输运

设计一个两端线型双量子点分子Aharonov-Bohm (A-B)干涉仪. 采用非平衡格林函数技术, 理论研究无含时外场作用下的体系电导和引入含时外场作用下的体系平均电流. 在不考虑含时外场时, 调节点间耦合强度或磁通可以诱导电导共振峰劈裂. 控制穿过A-B干涉仪磁通的有无, 实现了共振峰电导数值在0与1之间的数字转换, 为制造量子开关提供了一个新的物理方案. 同时借助磁通和Rashba自旋轨道相互作用, 获得了自旋过滤. 当体系引入含时外场时, 平均电流曲线展示了旁带效应. 改变含时外场的振幅, 实现了体系平均电流的大小与位置的有效控制, 而调节含时外场的频率, 则可以实现平均电流峰与谷之间的可逆转换. 通过调节磁通与Rashba自旋轨道相互作用, 与自旋相关的平均电流亦得到有效控制. 研究结果为开发利用耦合多量子点链嵌入A-B 干涉仪体系电输运性质提供了新的认知. 上述结果可望对未来的量子器件设计与量子计算发挥重要的指导作用.     

准一维半导体量子点中电偶极自旋共振的物理机理

半导体量子点中的电子自旋具有较长相干时间以及可扩展性的特点, 在近十几年来引起了人们的广泛兴趣. 人们常常利用电子自旋共振技术来对单个自旋进行操纵. 这样不但需要一个静磁场来使电子产生赛曼劈裂, 同时还需要一个与之垂直的局域振荡磁场. 但是, 在实验上产生足够强且具有固定频率的局域磁场是比较困难的. 后来人们发现, 局域的振荡电场也可以操纵单个电子自旋, 也就是所谓的电偶极自旋共振. 众所周知, 自旋只有自旋磁矩, 不会与电场有任何直接的相互作用. 所以, 电偶极自旋共振的发生必须依赖于某些媒质. 这些媒质包括：量子点材料中的自旋轨道耦合作用, 量子点中的局域磁场梯度, 以及量子点中电子自旋与核自旋的超精细相互作用. 这些媒质能诱导出自旋与电场之间间接的相互作用, 从而外电场操纵单个电子自旋得以实现. 本文总结归纳了目前半导体量子点系统中发生电偶极自旋共振的三种主要物理机理.     

基于应变锗空穴双量子点的可调耦合和自旋阻塞研究

应变锗空穴量子点是实现超大规模量子计算最有前景的平台之一.由于锗空穴不受超精细相互作影响，有着较长的自旋弛豫时间和量子退相干时间，且锗中本征的强旋轨道耦合和空穴载流子的低有效质量，使得全电场操控空穴自旋量子比特得以实现，极大地降低了器件加工难度，增加了量子点的可扩展性.本文介绍了一种使用应变锗异质结制备重叠栅空穴双量子点器件的方法，完成了应变锗异质结性质测量，空穴双量子点器件制作，单量子点输运性质和双量子点输运性质研究，双量子点耦合可研究调节性研究，以及外磁场存在下的漏电流性质研究和泡利自旋阻塞解除机制的研究.这些工作为未来实现高质量自旋量子比特制备和高保真度量子逻辑门操控提供了实验平台和基本参数.     

腔光子-自旋波量子耦合系统中各向异性奇异点的实验研究

通过耦合三维微波腔中光子和腔内钇铁石榴石单晶小球中的自旋波量子形成腔-自旋波量子的耦合系统,并通过精确调节系统参数在该实验系统中观测到各向异性奇异点.奇异点对应于非厄米系统中一种特殊状态,在奇异点处,耦合系统的本征值和本征矢均简并,并且往往伴随着非平庸的物理性质.以往大量研究主要集中在各向同性奇异点的范畴,它的特征是在系统参数空间中沿着不同参数坐标趋近该奇异点时具有相同的函数关系.在这篇文章中,主要介绍实验上在腔光子-自旋波量子耦合系统中通过调节系统的耦合强度和腔的耗散衰减系数两条趋近奇异点的路径而实现了各向异性奇异点,具体分别对应于在趋近奇异点时,本征值的虚部的变化与耦合强度和腔的衰减系数的变化会有线性和平方根不同的行为.各向异性奇异点的实现有助于基于腔光子-自旋波量子耦合系统的量子信息处理和精密探测器件的进一步研究.     

交变电场驱动下三量子点中双电子的动力学

采用三点哈巴德模型及弗洛盖定理．研究了交变电场驱动下线形三量子点分子中双电子的动力学行为。由于系统哈密顿量中不包含自旋反转项,所以系统单态和三重态子空间是完全解耦的,可以分开进行讨论。研究表明,自旋三重态九维子空间还可以进一步分解成三个不相耦合的子空间,在每一个子空间中,动力学行为与交变电场驱动的双量子点中双电子的动力学行为相似。对自旋单态6维子空间,数值计算还表明,在合适的外加交变电场驱动下,电子在量子点之间的隧穿被抑制．初始局域在一个量子点中的两个电子能够在一定时间内保持其局域状态。