关键词： 量子点系统   非平衡格林函数   微分电导   输运性质   非增函数  

摘要： 在本论文中，首先，我们利用非平衡格林函数方法计算了一个量子点体系在Kondo区的电流和微分电导.对于近藤区的量子点系统的输运，我们研究了电-声子相互作用和外加交变栅极电压的总效应，利用Lang-Firsov正则变换和非交叉近似方法，计算了它的平均态密度和微分电导.我们发现，当近藤卫星共振峰出现在隧穿电子的声子和光子放出(或吸收)所对应的两个能级处时，在费米能级处的近藤峰被压制了.因此，系统的零偏压微分电导也从它的酉正极限大大地减小.我们还论证了，在电一声子相互作用的系统或者有交变栅极电压影响的系统里，通过赝本征态之间的虚过程，这些观测数据可以被很好地加以解释.我们的研究也提出了一些有趣的新课题，比如量子点系统在近藤区的非弹性电-声子散射对于系统输运性质的影响.这些问题值得进一步的研究.在计算中，我们也看到，计算一个量子点体系输运性质的主要步骤是求出量子点上的电子分布函数.其次，在我们的第二部分工作中，利用量子点体系的对称性，我们建立了关于这个函数的一些定性性质.我们严格证明了，在一个温度为零的和一个温度非零的量子点系统中，量子点上的电子分布函数关于单电子能级都是一个非增函数.为此，我们引入一些新的变换.我们的结论证实了，量子点体系的基态是一个朗道费米液体.

关键词： 磁量子结构   电子输运   自旋极化  

摘要： 研究了双磁垒量子结构中,磁场强度和偏压大小对电子自旋极化输运的影响。结果表明:零偏压下,电子在反平行等强磁垒结构中输运不会产生自旋极化;电子传输的阈值能量随磁场强度或偏置电压的增大而增大;在一定的磁场强度和偏压大小下,比较由半导体InAs和GaAs两类材料构成的量子结构中电子输运自旋极化度,发现它们的电子输运自旋极化度都随入射能量的增大而呈振荡衰减趋势,朗德有效因子高的InAs材料比GaAs的自旋极化度高出一个数量级。

关键词： 量子渗流   电子输运   无序系统   渗流模型  

摘要： 长期以来，渗流模型都是人们处理无序体系问题的有力方法，在众多学科领域中得到了广泛的应用。近几十年来，量子渗流问题同样引起来人们的浓厚兴趣。本文对无序颗粒系统中的电子输运特性进行了理论研究，主要内容包括如下：\n 在第一章中，我们给出对无序和渗流问题的概述。首先介绍了无序系统和渗流模型，包括固体中无序的分类，渗流模型的提出和沿革，以及量子渗流问题的提出和发展。然后我们讨论了介观尺度下电子输运的特性，包括了特征长度的定义和分类，弹性散射和非弹性散射的物理机制，扩散区和弹道区的划分，以及介观尺度下的量子相干和退相干。\n 第二章中，我们具体研究了介观尺度金属—绝缘颗粒膜中的电子输运现象。我们将BEB模型引入无序系统，发展了一种解析方法研究金属—绝缘颗粒系统的电子输运现象，建立了基于相干势近似的格林函数方法。这一方法将经典渗流模型和局域量子干涉效应相结合，研究了纳米金属—绝缘体颗粒复合物中的纵向电导和Hall电导、Hall系数，验证了经典渗流行为和局域量子干涉效应的相互竞争共同作用导致了巨Hall效应现象的产生，得到了巨Hall效应现象与金属浓度、外磁场和温度的依赖关系，预言了简立方晶格中的量子渗流阈值，定量的解释了巨Hall效应现象。\n 第三章中，我们研究了无序系统中的量子渗流现象。我们通过对格点格林函数按照空间拓扑构型进行展开，并根据介观系统中的特征长度进行截断，提供了一种解析研究量子渗流问题的办法，提供了一种新的量子渗流阈值的判定方法，研究了不同参数下量子渗流行为。通过对量子渗流问题的研究，我们区分了几何拓扑结构导致的局域化与量子相干导致的弱局域化，并且将系统划分为强局域区、弱局域区和扩展区。\n 第四章中，我们通过有限差分方法，研究了量子相干和边界条件对Hall效应的影响。通过嵌入介观尺度的颗粒，引入量子相干导致的负Hall电导，我们计算了样品内部的局域电势和电流密度分布，发现负Hall电导在弱磁场下，破坏了边界处电荷聚积，从而导致了Hall效应的消失；强磁场下，样品内部负Hall电导的存在，导致了局域电势和电流密度的涨落，从而引起了Hall电阻的巨大增强。\n 最后，我们给出一个简单的总结和展望

关键词： 量子计算   佛罗里达   州立大学   计算机  

关键词： 异质结构材料   半导体材料   北京邮电大学   量子阱   低维   光电材料   生长过程   晶格失配  

关键词： 介观系统   量子输运   Landauer—Büttiker散射理论   格林函数理论  

摘要： 近二十年来，介观系统中电子的相干输运吸引了许多学者的研究兴趣。量子环和量子点是观测分立能谱和量子干涉的原型系统。在通有磁通的孤立环中出现了AB干涉，而开放的环系统可用做干涉器，用于观测量子点处在库仑阻塞时电子透射的相位等现象。本文采用Landauet—Büttiker的散射理论和非平衡态格林函数理论，对嵌有量子点的量子环中电子输运性质进行了理论研究。主要包括以下内容：\n 在第一章中，我们介绍了介观物理中的几个基本概念和量子效应，为本文的研究奠定了基础。\n 在第二章中详细介绍了Landauer—Büttiker的散射理论和非平衡态格林函数理论，分别导出了单电子图象的唯象电导公式和用来求解通过散射区的直流电流公式。接下来的两章中分别运用本章所介绍的输运理论对具体介观系统的电子输运性质作了研究。\n 在第三章中，我们采用Landauer—Büttiker散射理论研究了嵌有一个量子点金属环中持续流和透射特性。我们在前面一部分中不考虑量子点内退相干情况。研究结果表明：只要与环相连接的两个电子库化学势不同，即使在环内不加磁通，环内仍然会出现持续流。这种持续电流是一个纯粹的量子效应，并能无耗散地维持下去。持续流和透射几率的大小可以由环线之间的耦合和短程势来控制。当环线之间的耦合或短程势的强度增大时，持续流都会大大地受抑制，透射几率的共振会变宽。在某些能量范围内，透射峰的数目的多少可以用短程势参数来调节。当有磁通穿过环中心时，持续流和透射几率都是磁通的周期函数，且周期为Φ0(磁通量子)。如果量子点内有退相干过程，这时相干电导(2e2/hT21)在有磁通时Onsager对称关系不满足。只有考虑了从相位破缺的电子库里重新把电子注入到系统的总电导，即相干电导和非相干电导的总和，Onsager对称关系才成立。我们发现在有退相干过程，持续流和电导仍然是磁通的周期函数，周期仍为Φ0。研究表明电导的可见度和最大持续流都随相干率的增大而做指数衰减。这意味着AB振荡随相干率的增大很快地衰减。在第四章中，我们用非平衡态格林函数理论研究嵌有两个量子点三臂环的自旋输运性质。我们发现Fano线形是由四个共振峰组成的，这四个共振峰形成两对，分别由两个尖谷隔开。量子点内的Rashba自旋轨道相互作用和加在环里的磁通可以调制电导谱的Fano线形；在Rashba自旋轨道相互作用和加在环里的磁通的共同作用下电导出现了极化；电导极化率的大小和极化方向在实验上是可以用系统参数—磁通、Rashba自旋轨道耦合强度以及栅极电压来调控。我们还发现，当系统的参数调到某个值时，电导可以达到完全极化。因此，我们所设计的模型在一定程度上体现了自旋过滤器的性质。\n 在本文的最后一章中，我们对所研究的内容简单做了一个总结和展望。

关键词： 双量子点   自旋反转   Kondo效应   态密度  

摘要： 采用slave-boson平均场近似方法,通过对嵌入不同耦合强度的串联双量子点铁磁臂系统中的自旋反转输运这一问题的研究,发现无论双量子点系统处于弱耦合还是强耦合状态,Kondo共振峰都会出现不同结构的分裂,这主要是由于自旋反转作用改变了量子点的能级以及量子点间的耦合使得Kondo共振峰发生分裂。这些新奇的分裂现象使得这一双量子点系统的物理特性更有意义,它们将有助于解释自旋电子学中的电子强关联问题。

关键词： 模型哈密顿量   Heisenberg运动方程   解析延拓定理   lesser格林函数   宽带近似   自能   推迟格林函数   输运电流表达式  

摘要： 本文首先简要介绍了量子点的制备方法、量子点输运过程中的两个重要现象:库仑阻塞现象和近藤效应.接着以一个简单的量子点与导线耦合的例子,介绍非平衡格林函数方法用于研究量子点直流输运问题的六个基本步骤.

关键词： 量子输运   密度泛函   格林函数   磁性隧道结  

摘要： 本论文的研究工作是利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法，通过第一性原理计算从理论上研究分子器件和磁性隧道结的量子输运问题。\n 根据散射态理论编写了介观系统的散射态计算程序。利用散射态计算程序研究了一维碳原子链、铁和Ni-BDT-Ni系统的散射态。通过对其散射态的深入分析，得到量子输运的物理图像。\n 本文研究了连嘧啶分子器件和二硫醇分子器件的输运特性。通过对分子器件进行简单的抽样，得到其平均电导和电导的统计分布。连嘧啶分子器件电导的理论计算结果大约是实验测量结果的40倍，二硫醇分子器件电导的理论计算结果与实验测量结果相差不大。通过改变金电极的表面结构和分子与金电极之间的距离，可以发现其对连嘧啶分子器件输运特性的影响较小，对二硫醇分子器件输运特性的影响较大。\n 研究了TTF-TCNQ分子器件的输运特性。从伏安特性曲线中可以发现，TTF-TCNQ分子器件存在负微分电阻现象。通过深入分析可知，负微分电阻现象来源于TTF-TCNQ的最低空态与右电极的电子态相互匹配而产生的共振隧穿。\n 研究了Fe/MgO/Fe磁性隧道结的输运特性。TMR随着偏压的增加而衰减，当偏压到达1V时TMR就基本上等于零。TMR随着偏压的增加而衰减来源于在左右铁电极的自旋处于反平行状态下隧穿电流随偏压的增加而增加。Fe/MgO界面的几何结构对Fe/MgO/Fe磁性隧道结输运特性的影响很小。Fe/MgO界面被氧化对Fe/MgO/Fe磁性隧道结输运特性的影响非常大。\n 本论文从理论上研究了若干纳米系统的量子输运问题，其中部分计算结果与实验符合得不错。这对于相关的理论和实验研究具有参考意义。

关键词： CdS量子点   聚酰胺-胺树形分子   光致发光   金属离子   表面修饰  

摘要： 以聚酰胺-胺树形分子为模板制备了分散好、尺寸均匀的CdS量子点,并用分光光度滴定法研究了Cd2+、Zn2+、Pb2+、Cu2+、Mn2+几种金属离子对其光致发光性能的影响。发现不同离子对CdS量子点的发光性能影响不同:Cd2+和Zn2+使量子点荧光增强,Pb2+、Cu2+和Mn2+使其荧光有不同程度淬灭。这归因于金属离子对CdS量子点表面的修饰作用。Cd2+能减少由S2-悬键构成的非辐射复合中心,增强树形分子对量子点表面缺陷的钝化作用,并能在量子点周围形成类肖特基能垒,从而显著增大CdS量子点的光致发光效率。由于ZnS与CdS的晶格参数非常接近,Zn2+能起到与Cd2+类似的作用,使CdS量子点的发光效率大大增强。Pb2+和Cu2+能取代Cd2+在CdS量子点表面生成窄带隙的壳层,对其发光有很强的淬灭作用。由于块体PbS的带隙比块体CuS窄,故Pb2+的淬灭能力强于Cu2+。Mn2+能破坏Cd2+与PAMAM树形分子的配位键,降低树形分子对CdS量子点表面缺陷的钝化作用,且其本身在量子点表面构成了新的荧光淬灭中心,但Mn2+也能形成较弱的类肖特基能垒,故对量子点的发光淬灭作用较弱。