关键词： 量子点   含时电子输运   Green函数   散射矩阵   Fan0振荡   泵效应   RKKY作用   自旋-轨道耦合  

摘要： 本文用Green函数方法和散射矩阵方法，分别研究了门电极耦合微波时量子点的电子输运性质，二维电子气传递的量子点之间的RKKY相互作用，以及具有自旋-轨道耦合的势垒在纵向偏压下的横向电导等问题.\n 全文共分为六章：第一章介绍了量子点的结构和常见的输运现象，并介绍了处理电子输运问题的两种常用方法：散射矩阵方法和Green函数方法.第二章研究了二能级量子点门电极上加反对称交流电压后的平均线性微分电导.当交流频率与能级差共振时，电导随费米能的变化曲线中，在共振隧穿峰的位置出现一个dip；在近共振时，在共振隧穿峰的附近出现一个Fano共振峰.第三章研究了量子点能级在微波耦合影响下作周期振动时的泵效应.当量子点与左右电极耦合不对称时才能产生泵电流.在非绝热参数区，由于不同的光子协助隧穿过程的参与，泵电流随振动频率的曲线呈现振荡行为.增加温度和增加量子点与电极的耦合强度除了能抹平泵电流曲线的振荡以外，在不同的参数区具有正反两方面的效果.当某一侧电极是超导体时，由于超导能隙随温度的升高而缩减，使得温度升高时的泵效应在某些参数区间得到了极大的加强.根据简明的物理图景，解释了以上泵电流的所有行为.第四章研究了由二维电子气传递的两个量子点之间的RKKY作用.RKKY作用随量子点之间距离的增加而振荡并衰减.这种振荡含有两种周期成份，分别大于和小于费米波长.RKKY作用随量子点能级位置的变化也是振荡的.这一计算结果与其它文献中的结论有明显不同.第五章研究了由两块自旋极化材料夹一个势垒形成的三明治系统在纵向偏压下的横向输运特性，其中势垒中存在Dresselhaus自旋-轨道耦合作用.在源极和漏极靠近势垒两侧几个平均自由程的范围内，存在着由电子透射和反射造成的横向电流.它们两者之间的夹角取决于源极和漏极自旋极化相对取向的具体配置.我们研究了这两个横向电导对参数的依赖，讨论了它们两者之间的普遍关系.第六章对全文进行了简要总结，并对今后的研究进行了展望.

关键词： 电子结构   导电率   电池材料   离散变分密度泛函   化学键  

摘要： 本文用离散变分密度泛函(DFT-DVM)方法计算了LiMPO4(M=Mn，Fe，Co和Ni)和FePO4，讨论了组成，电子结构，化学键等与性能之间的关系。在态密度图中，O2p分态密度主要贡献总态密度靠近费米能级的价带，M3d主要贡献总态密度靠近费米能级的导带，其它各个分态密度的主峰则离费米能级较远。LiFePO4的离子键和共价键强度都比FePO4低，以及态密度的变化都表明，LiFePO4的电导率比FePO4高，这在一些实验中已经得到了证明。从LiMnPO4到LiNiPO4，离子键和共价键强度都降低，再加上态密度的比较都表明，从LiMnPO4到LiNiPO4电导率逐渐升高，这与实验结果一致。\n 另外，本文还用离散变分密度泛函(DFT-DVM)方法计算了在LiFePO4中掺杂M原子(M=Mn，Co和Ni)，讨论了组成，电子结构，化学键等与性能之间的关系。从LiFexMn1-xPO4到LiFexNi1-xPO4，离子键和共价键强度都降低，再加上态密度的比较都表明，从LiFexMn1-xPO4到LiFexNi1-xPO4电导率逐渐升高，这还需要更进一步的实验数据。

关键词： 应变   半导体量子点   自组织  

摘要： 对量子点超晶格材料中量子点纵向周期和同层量子点的横向周期间距对量子点及其周围应变场分布的影响进行了系统的研究.结果表明,横向和纵向周期通过衬底材料之间的长程相互作用对量子点沿中心轴路径应变分布的影响效果正好相反,在适当条件下,两者对量子点应变场分布的影响可以部分抵消.同时也论证了在单层量子点和超晶格量子点材料中,计算量子点的电子结构时,应综合考虑量子点空间周期分布对载流子限制势的影响,不能简单的利用孤立量子点模型来代替.

关键词： 自旋相关   介观环   量子门   织构电场   Fano共振线型   自旋交换作用  

摘要： 自从在量子系统周期演化过程中发现Berry相位以来，几何相位的重要作用已经在许多物理分子学科中被发现。尤其是，在介观环的量子输运中，几何相位对电子相干输运的调控研究已经成为介观物理的重要专题。\n 本硕士论文主要研究带有量子门的Aharonov-Casher环中的自旋相关电子输运；获得AC相移以及量子门对介观环器件电导振荡的调控作用，以及温度对AC环中电子输运的影响。\n 在本文中，主要研究了两个问题。第一个问题：研究在零温下电子通过AC环的传输特征。在同时为加电场和磁场情况下，我们获得了介观环中运动电子的能谱和本征函数。在弱塞曼耦合条件下，推导了量子门-环系统电子自旋相关传输系数的解析表示。研究表明量子门作为一个相位调制器。控制环系统电导AC和AB振荡的形式；同时，AC和AB相位的竞争决定了电子通过环的输运行为特征。我们还讨论电子的Zeman耦合对于自旋态电子输运影响。我们发现，对于一般入射电子能量，自旋态电子传输系呈现AC振荡。在绝热范围内，AC相移是线性增加，AC电导呈周期的振荡；在非绝热范围内，AC相移的非单调变化，导致反常电导变化。如果入射电子费米能量等于孤立量子门一个束缚能级时，自旋态电子的传输系数被锁定为一个恒定的值；它与AC和AB相移无关。由入射电子能量和环的几何结构参量决定。并且我们获得了恒定振荡全投射或全反射的条件。\n 第二个问题，我们讨论了温度对电导AC振荡的影响。研究表明，随着温度的升高，电导的AC振荡通常将出现一个三峰的周期线性，这是由于在有限温度下入射电子费米能量附近KBT范围内电子都是以一定的统计权重参与传输，而导致的部分退相干。计算结果表明，随着入射电子费米温度的增加，部分退相干的温度会升高。\n 本硕士论文中，我们还研究了含有磁性杂质一维量子线中极化电子自旋相关的传输。我们假定，电子和杂质的自旋交换作用将产生电子自旋的翻转散射；这个散射是弹道散射，没有任何形式的能量交换。研究表明，当入射电子费米能量通过每个子能带底时，子能带内和子能带间的自旋向上/向下传输系数都将出现一个Fano共振线型。随着入射能量增加，子能带内自旋向上传输系数的Fano共振强度减弱，共振宽度增大。这是由于低能的入射电子增强了自旋交换作用的有效耦合强度。我们发现，强的交换作用和小的入射电子能量将增强传导电子和杂质自旋的纠缠，它将导致相位相干退化，并进一步破坏电导量子化台阶结构，压制电导台阶的高度。\n 希望这些结果能够对新一带的自旋电子器件设计和制造提供有意义的理论基础。

关键词： 量子点   电子输运   精密加工   格林函数  

摘要： 近年来，随着电子束蚀刻和分子束外延等精密加工技术的发展，人们已经成功制造出线度只有10-8m的人造低维半导体结构，其中包括量子点、量子阱和量子线。介观电子输运主要研究的就是电子在微小系统中的输运性质，本文主要应用非平衡格林函数理论对量子点输运特性进行了研究。本文由以下两个章节构成：\n 在第一章中，我们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。\n 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：\n 1．根据所研究的系统写出模型哈密顿量；\n 2．用Heisenberg运动方程的方法，把要计算的输运电流表示成在时间表象下的含推迟格林函数和lesser格林函数的形式；\n 3．应用解析延拓定理，把lesser格林函数表达成中间散射区的格林函数和孤立导线的格林函数的乘积；\n 4．利用付立叶变换，将时间表象下的输运电流公式转换成能量表象下的输运电流公式；\n 5．选择宽带近似方法，求出导线和量子点之间的自能；\n 6．用Heisenberg运动方程的方法，计算推迟格林函数，\n 并把结果带入自能表达式和输运电流表达式。\n 在第二章中，我们首先介绍了双量子点的共振隧穿、光子辅助隧穿以及简化的两能级系统。\n 接着我们运用了Keldysh格林函数方法，对在光学泵作用下的两个耦合量子点的电子输运性质进行了理论上的研究。\n 我们先写出光学泵作用下通过耦合量子点的输运电流公式，再分两步计算耦合量子点的推迟格林函数：\n 1．分别计算光学泵作用下没有耦合的量子点1和量子点2的推迟格林函数，\n 2．计算光学泵作用下耦合量子点的格林函数。将耦合量子点的推迟格林函数代入输运电流公式，即可求出输运电流。\n 我们发现了电流—电压曲线上的平台结构以及透射系数的共振峰，这些可以由量子点的局域态密度来解释。我们还讨论了光学泵抽运的频率及其强度对系统输运性质的影响。当光学泵抽运的频率等于空穴的分立能级时，电子的动力学局域化发生。这个结果可以用来实现光控制开关。

关键词： 自旋弛豫   半导体   体材料   量子阱   量子线   量子点  

摘要： 本文对半导体中的自旋弛豫过程给出一个简要的回顾,介绍了半导体材料从体材料到量子阱、量子线、量子点不同维数的结构中各种自旋弛豫过程,主要关注了自旋去相位和相干控制。对于不同材料中的各种弛豫机制,关注的重点在于如何能够在实验上以一种可以控制的方式来改变可调参数从而达到控制自旋弛豫过程。这些参数主要有电场、磁场、温度、应变、有效g因子等等。本文的组织上,首先介绍研究前景,第1部分简要介绍了自旋弛豫的四种机制。第2部分按照维数的不同将半导体中自旋弛豫分为3个部分:体材料、量子阱、量子线、量子点,在每一部分中又基本上按照电子、空穴、激子的顺序进行了简要的总结:对于不同的载流子,考虑了自旋弛豫对可调参数的依赖关系。这些结果要么试图解释了已有的实验结果,要么从理论上给出预言从而给实验指明了方向,为室温下可以使用的自旋电子学器件设计提供了依据,为固态量子计算和量子信息处理铺平了道路。最后简单地给出展望。

关键词： Keldysh-Green function   optical pumping   quantum dot   electron transport   dynamical localization  

摘要： Using the Keldysh-Green function,we present a theoretical study on the electron transport properties of two coupled quantum dots under optical pumping. Plateaus in the I-V curve and resonant peaks in the transmission coefficient occur and can be explained by the local electron density of states in the quantum dots. The effects of the optical pumping frequency and intensity on the transport properties of the system are also discussed. The electron dynamical localization phenomenon occurs when the optical pumping frequency is equal to the discrete hole energy level. This result can be used to realize optical control switches.

关键词： 半导体材料   砷化镓   外延生长   量子阱   量子点  

摘要： 本论文“GaAs基多量子阱和自组织量子点材料的MBE优化生长及其特性的研究”的内容包括：MBE系统原理与外延材料的表征方法、多量子阱材料的生长与结构特性研究、AlxGa1-xAs/GaAs多量子阱材料的光谱和非线性光学性质研究、In(Al)As量子点材料的自组织生长与拉曼散射研究共4个主要部分。本论文主要研究成果如下：\n 1.在固态源MBE生长AlGaAs/GaAs和InP/InP高迁移率外延材料的研究中，解决了含磷材料生长的兼容性问题。采取合理的工艺方法和生长条件的改进，有效改善了磷化物生长后系统的真空度，并获得了极高迁移率的高质量二维电子气材料，成功实现了一个固体磷源MBE系统中高质量含磷和无磷材料的交替生长。\n 2.利用传输矩阵理论计算了不同周期AlAs/GaAsDBR结构的反射率谱和光强分布。在理论计算的指导下，通过MBE外延生长的工艺优化，获得了最大反射率达99.5％，中心波长和带宽与理论值非常接近的高质量AlAs/GaAsDBR材料。\n 3.通过MBE交替生长不同半导体超薄周期结构的控制技术，获得了晶格完整性好、周期厚度均匀、界面质量良好的AlGaAs/GaAs多量子阱超晶格材料。利用反射式Z-scan方法在带隙之上的共振条件下研究了不同多量子阱样品的非线性光学效应，并对导致多量子阱材料非线性吸收的可能物理机制进行了讨论。\n 4.

关键词： 太阳能电池   水热法   CdS纳米粒子  

摘要： 太阳能电池具有清洁无污染，能量取之不尽、用之不竭的特点，成为人们研究的热点。本文综合阐述了太阳能电池的发展历史，太阳能电池的材料、结构，发展状况及存在的问题等，在结合上述阐述的基础上，提出了用量子尺寸的CdS敏化TiO2太阳能电池的设想。\n TiO2是一种廉价、安全、应用范围广的太阳能电池用材料，但是由于其禁带宽度较大(3.2ev)，使其只能吸收太阳光中的紫外部分，导致其转化效率较低，因此要对其进行敏化，提高其转化效率，达到实用化的目的。CdS的禁带宽度只有2.

关键词： 电子输运   介观体系   磁效应  

摘要： 采用模匹配方法,研究了非均匀磁场下开放的四端量子波导中的电子输运性质.结果表明,从一端入射的电子可以透射到两个与之垂直的输出端和一个与之平行的输出端.在没有外加磁场的情况下,两个垂直输出端的输运概率是相同的,但垂直端与水平端的输运概率不同;在外加磁场下,由于磁边缘态效应,两个垂直输出端的输运概率也有着相当大的差别.通过施加不同的磁场,我们能获得丰富的电子输运结构,如台阶,宽谷,尖峰等;通过调节磁场的大小和比例以及结构参数可控制该量子结构在各输出端的输运概率.