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。     

半导体中的输运过程

半导体的输运性质直接决定了半导体器件的性能，如响应时间、截止频率等，因此与半导体器件发展的同时，人们对半导体的输运性质进行了广泛的实验和理论研究。文章根据半导体物理的发展历史，分体半导体输运、调制掺杂异质结输运、超晶格微带输运、弹道输运以及介质系统输运等几个方面来讨论这一问题。     

半导体超晶格和微结构

本文结合国家科学基金重大项目“半导体超晶格和微结构”的一部分研究工作（超晶格材料的生长技术，量子阶，超晶格的光学声子模，能带类型和超晶格类型的双重转变，隧穿的研究，光调制反射谱的机理），对有关的基础知识和所取得的成果作扼要的介绍。     

金属薄膜的量子输运理论

运用格林函数方法和久保公式研究金属薄膜中的电子输运．考虑了量子尺寸效应及来自杂质和两个粗糙表面的散射，计算单粒子格林函数和平行电导率．计算结果表明：（1）在薄膜系统中，电子数密度、平均自由程以及来自杂质和表面散射的电导率都以π/k_F（k_F为费密波矢的数值）为周期随厚度d振荡；（2）在薄膜和厚膜的两种极限、以及取表面粗糙度的最低阶近似下的结果可以推出用半经典和量子方法所得的金属薄膜的电导公式 关键词：     

半导体量子电子和光电子器件

本文阐述了半导体异质结构电子的量子特性 ,如电子波输运、库仑阻塞效应等。介绍了几种新颖、典型的量子电子器件和量子光电子器件的物理模型和基本原理。这些器件包括了单电子晶体管、共振隧穿二极管、高电子迁移率晶体管、δ掺杂场效应晶体管、量子点元胞自动机、量子阱红外探测器、埋沟异质结半导体激光器、量子级联激光器等。给出了作者在半导体量子器件物理方面的最新研究结果。     

半导体量子电子和光电子器件

本阐述了半导体异质结构电子的量子特性,如电子波输运,库仑阻塞效应等,介绍了几种新颖,典型的量子电子器件和量子光电子器件的物理模型和基本原理,这些器件包括了单电子晶体管,共振隧穿二极管,高电子迁移率晶体管,δ掺杂场效应晶体管,量子点元胞自动机,量子阱红外探测器,埋沟异质结半导体激光器,量子级联激光器等,给出了作在半导体量子器件物理方面的最新研究结果。     

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：     

“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．     

自旋玻璃系统的量子输运方程

通过引入电子的弹性散射和非弹性散射的自能和相应的物理格林函数，将磁场中的Ｍａｈａｎ－Ｈ?ｎｓｃｈ量子输运方程推广到自旋玻璃系统中，在电子的近弹性散射近似下，求解了ｓ－ｄ交换相互作用导致的自旋玻璃态霍耳电导；获得了电阻率与自旋玻璃Ｅｄｗａｒｄｓ－Ａｎｄｅｒｓｏｎ（ＥＡ）序参数和局域磁化率之间的关系；讨论了自旋玻璃热电势和特征温度。 关键词：     

半导体量子器件物理讲座 第六讲 半导体量子阱激光器

量子阱结构是半导体光电子器件的核心组成部分,它是半导体光电子集成的重要基础,文章在描述了量子结构的态密度,量子尺寸效应,粒子数反转的基础上,介绍了量子阱导质结构激光器的工作原理,器件结构,器件性能,并对其在可见光激光器和大功率激光器件中显现出来的优越性作了进一步的说明。     

玻璃中的半导体量子点

介绍了玻璃中的半导体量子点。对玻璃中半导体量子点的生长过程、量子的电子态，量子尺寸效应、库仑阻塞效应及介电效应，做了比较全面的介绍。讨论了量子点的应用及发展前景。     

等时量子输运理论

在普遍量子情形下,建立了协变Ｗｉｇｎｅｒ函数的能量矩的等时动力论链和链的截断方案,得到了与低阶矩相关的物理密度量的输运方程和约束方程,并且证明高阶矩都能通过低阶矩表示．     

我国半导体超晶格研究取得重大成果

由学部委员、我国著名物理学家黄昆教授主持的国家自然科学基金“七五”重大项目“半导体超晶格微结构”最近通过了专家组的评议验收. 该项目以探索、开发新一代固态电子、光电子器件为着眼点,本着以分子束外延和有关超薄层材料生长技术为先行、物理研究为基础的原则,从事半导体超晶格微结构的物理、材料和器件三方面的综合性基础研究.经过五年努力,这个项目不但出色地完成了任务,实现了预期目标,而且取得了比预期成果大得多的成绩,先后发表论文571篇,其中有234篇发表在重要国际学术刊物和国际会议上,在有关重要国际学术会议上做特邀报告达2…     

正多边形量子环自旋输运的严格解

研究了存在Rashba自旋轨道相互作用的正多边形量子环的自旋输运特性．采用量子网络的典型方法和Landauer-Büttiker电导公式,严格求解了电子通过正多边形量子环的散射问题,并得到了电导的解析表达式．通过数值计算和解析分析,进一步研究了量子环电导随电子波矢和自旋轨道相互作用强度变化的复杂形式,包括源于自旋轨道耦合相互作用的电导零点系列．特别地,还研究了正多边形环的边数趋近于无穷的极限情形,与直接采用圆环模型获得的结果完全一致． 关键词： Rashba自旋-轨道相互作用 量子网络 量子输运     

耗散环境单量子点体系输运过程的量子速度极限研究

基于量子点输运理论与B ures角度量的方法,研究了耗散环境下单量子点系统输运过程中的量子速度极限特性.结果表明:由于隧穿过程存在库仑阻塞效应与量子相干效应,系统可加速能力随左侧隧穿概率有微小的变化;然而,系统可加速能力随右侧隧穿概率变化明显,归因于动力学通道阻塞与共隧穿的共同效应.能级差的增大使系统向目标态演化需要更长的时间,从而改变系统的加速潜力以及随时间演化的震荡频率.耗散环境中弛豫速率对系统可加速能力的影响不是单调的,存在一个有趣的转折点,当弛豫速率小于该点时,系统的可加速能力产生震荡变化,当弛豫速率大于该点时,加速潜力的变化受到了弛豫速率的单调抑制,弛豫速率的增大总体上抑制了系统的可加速能力.     

半导体量子点激光器研究进展

首先简要地回顾了半导体激光器发展的历史和量子点激光器所特有的优异性能,进而介绍半导体量子点及其三维量子点阵列的制备技术,然后分别讨论了量子点激光器（能带）结构设计思想,实现基态激射时所必须具备的条件和近年来国内外半导体量子点器的研究进展。最后分析讨论了量子点激光器研制中存在的问题和发展趋势。     

半导体量子点及其应用(Ⅱ)

理论分析表明，基于三维受限量子点的分离态密度函数的量子器件，以其独特的优异电学、光学性能和极低功耗，在纳米电子学、光电子学，生命科学和量子计算等领域有着极其广泛的应用前景，本文仅就量子点在量子点激光器、量子点红外探测器、单光子光源、单电子器件和量子计算机等方面的应用作一简单的介绍．     

多端耦合量子点分子桥的量子输运特性研究

利用非平衡格林函数方法,对五个量子点连结而成的有四个终端的耦合量子点分子桥进行了理论研究和数值模拟,得出了入射电子通过耦合量子点分子桥传输到各个终端的电子隧穿概率的规律. 关键词： 耦合量子点分子桥 非平衡格林函数 量子输运