关键词： 量子点   电子输运   劈裂  

摘要： 用递归格林函数方法研究了一种周期排列而成的量子点超晶格结构中的电子输运性质.计算结果表明,电导图谱及其共振峰的劈裂依赖于量子点的几何尺寸、量子点的数目及量子点中势的大小.

关键词： 量子点   宏观量子隧道效应   热分解  

摘要： 用传统的球磨、烧结的方法制备的石榴石材料的烧结温度约为1300℃,而用热分解法制备的量子点Al替DyIG石榴石磁光薄膜,生成石榴石相的晶化温度却在670℃左右,本文用量子点的量子隧道效应解释了量子点石榴石薄膜晶化温度降低的原因.并用原子力显微镜证实了用热分解法制备的量子点Bi,Al替石榴石在670℃的确已经完全结晶.

关键词： 低维介观系统   Andreev反射   自旋轨道   磁导振荡   量子输运   扩展基矢   自旋极化电子  

摘要： 随着半导体低维材料生长技术(如分子束外延、电子束微刻等)的日臻完善，人们已经能够制作出各种具有高迁移率的亚微米尺度的微结构器件。在这种系统中电子的位相相干长度可达到微米以上，超过了微结构的尺度，电子的性质完全受量子力学规律所支配，人们把这种尺度介于微观和宏观之间的体系称为介观系统。近年来，在各种异质结(如半导体/超导体)介观系统中，由于界面上存在各种奇异的反射现象，因而引起人们大量的关注。在半导体和磁性材料组成的微结构中，可将自旋极化电子从磁性材料注入到半导体中，而利用半导体中电子自旋轨道相互作用，对电子的自旋自由度加以调控，促成了半导体自旋电子学的诞生，为设计和研制新型的半导体电子器件开辟了崭新的应用前景。本文围绕这些低维介观系统中的量子输运问题，针对一些典型的模型结构，开展了较为深入的研究，获得了有意义的结果，主要成果有：\n ●研究了非均匀磁场下含有半导体/超导体异质结的L形量子波导中准粒子的输运特性。由于半导体和超导体界面上的Andreev反射，零磁场下系统的电导相比于超导体处于正常态时有明显增加，并且随着磁场的增加磁导谱呈现剧烈的振荡。超导体和半导体材料中化学势和准粒子有效质量的失配，以及引入界面散射势垒等因素都将导致准粒子正常反射的增加，从而使得电导减小，同时在很大程度上改变了磁导振荡行为。进一步研究了体系外加偏压对磁电导的影响，发现当体系外加偏压接近超导带隙时，准粒子的运动轨迹发生严重畸变，产生剧烈的磁导振荡。\n ●首次采用有效的扩展基矢方法，计算了Rashba自旋轨道相互作用下准一维波导中电子态的本征值及本征波函数。在此方法中，任意两子带间的耦合效应均被计及。研究了非均匀自旋轨道耦合系统中电子自旋极化输运特性，发现在电子高能区的多模输运时，特别对于宽波导、强自旋轨道耦合以及长耦合区域的情况，多模耦合效应起着重要作用。同时研究了几种特定宽度的量子波导中自旋轨道耦合强度及耦合区域长度的协同调制对该体系电子自旋进动的影响。\n ●采用扩展基矢方法，研究了Rashba自旋轨道耦合与横向非均匀磁场对量子线中自旋极化电子本征态的影响。与均匀磁场的情况相比，非均匀磁场下的能量色散关系发生显著的改变，出现了反常的子带交叉现象。通过计算传播态的几率密度和自旋密度沿量子线横向分布，研究了体系电子本征态的自旋极化特性。当只存在Rashba自旋轨道耦合时，电子态的极化方向垂直于波的传播方向，且相关的自旋密度分量关于量子线的中心呈奇(或偶)对称。在Rashba自旋轨道耦合与横向非均匀磁场共同作用下，电子态的几率密度和自旋密度呈现各种局域化特征，并且其自旋极化方向强烈依赖于传播态的波数。在有限温度下，体系电导平台上的峰和谷被平滑，Rashba自旋轨道耦合对体系电导的影响随温度的升高而逐渐减弱。

关键词： 超冷原子   材料表面   表面反射   波粒二象性   量子隧穿   钢球   粒子  

关键词： 量子阱   太阳能电池   MOCVD   外延  

摘要： 近年来,基于晶格匹配的多结太阳能电池光电转换效率已经接近30%[1,2],中国电子科技集团公司第十八研究所三结GaInP/GaAs/Ge电池技术已经达到小批量生产水平。为了进一步提高多结太阳电池的转换效率,可以采用增加pn结的数量和优化三结电池子电池带宽组合等办法,但上述途径受到材料晶格匹配的限制,目前同时实现晶格匹配和最佳带宽的材料生长还存在一些问题。为此,我们采用与多结电池技术兼容的设备和材料,开展了基于A lInGaAsP材料的应变平衡量子阱太阳能电池的研究。本文给出GaAs单结量子阱电池的实验过程及结果,证实了量子阱结构的引入确实能够提高电池的输出电流。随着研究的深入,我们希望用此结构作为中间电池,以提高三结电池的效率。

关键词： InGaN   多量子阱   LED   材料生长   Si(111)衬底   低压金属有机化学气相沉积   硅衬底   研制   反向漏电流   晶格失配   Si衬底   外延材料   工作电压   发光波长   外延片   缓冲层   IED   热失配   AIN   管芯  

摘要： 利用低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统在Si(111)衬底上生长了InGaN 多量子阱LED外延片.为克服GaN与Si衬底之间巨大的晶格失配与热失配,引入了AlN低温缓冲层及富镓的GaN高温缓冲层,在Si(111)衬底上获得了无龟裂的InGaN 多量子阱LED外延材料.在两英寸外延片内LED管芯的工作电压在3.7～4.1V之间,电致发光波长在465～480nm之间,87%的LED管芯的反向漏电流不大于0.1μA,输出光强为18～30mcd.

关键词： 量子点系统   电子态密度   宽带近似   微分电导  

摘要： 本论文首先利用非平衡格林函数方法计算一个量子点体系在Kondo区的电流和微分电导。与前人的工作不同的是，考虑了导线内电子能谱中的vanHove奇异性对于体系输运性质的影响。为此，使用了更为接近实际情况的电子色散关系，而不是通常采用的所谓“宽带近似”。这样做的结果是，体系的线宽函数在电子的布里渊区的vanHove奇异点处变为发散。可以定量地考察这些发散所带来的对于量子点上的电子态密度函数和体系微分电导的修正。利用改进后的运动方程方法和基于大N展开的非交叉近似两种方法重新计算量子点上的电子态密度函数和体系的微分电导后，发现，尽管vanHove奇异性的存在会带来大得多的计算量，但所得到的结果与用宽带近似方法得到的结果在定性上是一致的。分析表明，之所以导线中电子能谱中的vanHove奇异性对于体系微分电导的修正不大，是由于在计算量子点系统的微分电导的中间步骤中，这些发散性要么是可积的，要么是彼此抵消的。因此，它们对于最后结果的影响不大。\n 研究结论：在计算量子点系统的输运性质时，“宽带近似”方法具有一定的合理性。特别是，如果人们仅仅对于一个量子点体系的定性行为感兴趣的话，“宽带近似”可以给出非常好和可靠的结论。同时，发现，当库仑相互作用足够大时，用两种方法给出的量子点上的电子态密度和微分电导受其取值的影响较小，但随体系温度的改变的变化较大。另外，在用非交叉近似方法计算量子点上电子的态密度和体系的微分电导时，无论是将线宽函数取为Lorentz型或者常数，得到的曲线完全重合。这进一步验证了，线宽函数的具体函数形式对单量子点系统在Kondo区的输运性质的影响不大。\n 其次，利用量子点体系的对称性，建立了关于量子点上的电子态密度函数的一些定性性质。特别是，严格证明了，在一个温度为零的量子点系统中，这一函数关于单电子能级是一个非增函数。为此，引入一些新的变换。研究结论证实了，量子点体系在Kondo区的基态是一个朗道费米液体。

关键词： 磁性隧道结   量子相干输运   凝聚态物理   自旋翻转效应   量子振荡  

摘要： 电子具有电荷和自旋两种属性，其电荷属性的应用已近饱和，而自旋由于其特有的性质和巨大的应用潜力越来越受到人们的广泛关注。基于自旋的磁性隧道节的研究已经成为凝聚态物理研究的重要领域之一。在这篇文章中我们对铁磁隧道结和铁磁半导体隧道结中的自旋极化的电子输运中的一些问题进行了研究。\n 在第一章绪论中，我们简要地介绍了巨磁电阻、庞磁电阻和隧道磁致电阻等磁致电阻效应，并给出了隧道输运研究的两种基本方法以及铁磁半导体隧道结自旋注入效率等问题。\n 在第二章中，我们讨论了铁磁／非磁金属／铁磁双隧道结的量子相干输运问题，我们将电子的隧道输运过程分为弹道输运和扩散输运两部分来研究磁性隧道双结的隧穿电导和TMR，我们发现弹道输运导致了磁致电阻的振荡，扩散输运导致了TMR的振荡振幅随中间层厚度以指数衰减，磁致电阻振荡的平均值与两边的势垒严格相关。对于我们研究的FM／I／N／I／FM高度非对称势垒结构，其平均值趋于零，在势垒的宽度足够大的情况下垂直入射电子在隧穿过程中处于主导地位。这是磁致电阻振荡的单周期性主要原因。\n 在第三章中，我们研究了有两个FM／I／SM单结组成的FM／I／SM／I／FM磁性双结的TMR及SIE的相关特性，我们在理论和数值上给出了FM／I／SM单结的自旋注入效率和FM／I／SM／I／FM双结的自旋注入效率与TMR效应之间的关系，我们发现当两个单结相距很远导致隧穿电子没有相位关联时，TMR直接为单结或双结的自旋注入效率SIE的平方，除非发生自旋翻转效应。而TMR或双结的自旋注入效率SIE将随中间层半导体层厚度变化而产生量子振荡的效应，这给自旋注入效率提供一个直接的测量方法。

关键词： 解析转移矩阵   能量本征值   本征函数   束缚态能谱   量子力学   左手材料  

摘要： 利用势场分割的解析转移矩阵方法由于考虑了散射子波的位相献，不仅能给出一维系统精确的能量本征值方程，而且指出了转折点处的相移是π，而不是WKB认为的π/2。在此基础上能得到精确的量子化条件，除此之外，利用矩阵方程可方便地得到本征函数。\n 自从薛定谔方程七十多年前问世，人们已经提出并发展了多种不同的方法来推导精确的本征值和本征函数。许多物理问题的解决需要求解薛定谔方程。人们已广泛研究了大量的势阱，其中，Morse势，调节Coulomb势是两个重要的例子。本文对这两种势进行了研究，求得了精确的能量本征值和本征函数，发现解析转移矩阵量子化条件是精确而普遍适用的。\n 解析转移矩阵方法具有巨大的潜力，可以应用于不同的领域。本文探讨解析转移矩阵方法在量子力学、左手材料中的应用，不仅对方法的本身进行扩展，并且对所得结果展开讨论。\n 超对称量子力学被广泛的运用于束缚态问题。过去的十五年间，超对称的观点使其他物理分支产生了新的方法，例如原子物理，分子物理，核物理，统计物理，凝聚态物理以及非相对论量子力学。本文把解析转移矩阵方法与超对称量子力学方法结合运用到量子力学问题，避免了SWKB、BSWKB和变分方法等一些近似方法的缺陷。本文详细分析了三种重要的量子力学系统，有超对称不破缺的非形状不变势，不可解的超对称不破缺的多项式势，超对称破缺的球对称超势。由解析转移矩阵量子化条件得到的哈密顿量H±的束缚态能谱遵循超对称量子力学的规则。\n 量子力学预言的电子和其他微观粒子隧道贯穿(简称隧穿)势垒的现象是粒子波动性最引人注目的表现之一。经过70多年对电子隧穿势垒的广泛研究，人们对电子隧穿的认识和应用已经逐步深入。因为高速装置的发展，在量子阱，超晶格结构中的隧穿引起了人们很大的兴趣。为了理解这些异质结装置的物理性质，我们必须得到不同系统的隧穿性质。最近，通过单异质结，双垒结构和多垒系统的共振隧穿被广泛调查。了解电子穿过势垒的隧穿系数非常重要，它可以用来决定这些装置的电流电压特征。本文提出了一种可行的方法来精确计算电子隧穿变质量系统的任意势垒的透射几率。我们采用转移矩阵方法，给出了描述隧穿性质的解析公式，质量变化直接包含进解析公式。任意包含连续变化的势和有效质量的势垒，都可以用解析转移矩阵方法分析。解析转移矩阵方法可以把透射几率的共振峰的能量位置和势阱的束缚态的分立能级联系起来。目前的技巧可以推广用于分析与设计共振隧穿装置和其他的量子尺寸效应装置。\n 近年来，随着人工负折射率材料在射频波段的实现，负折射率介质(即左手材料)引起了人们很大兴趣。本文调查由左手材料作为导波层的不对称结构的左手波导的导模和能流情况。在讨论左手波导中的导模性质时，一些处理对称结构的图解方法对于不对称结构是不适用的，我们提出一种不同的图解方法来决定不对称结构的左手波导的光导模，而且同时讨论了导模的能流分布。我们着力于探索到更多左手波导中导模的新奇的性质。根据不同组成的物理参量，我们对表面导模的解的存在情况和性质进行了详细的讨论，发现波导结构的不对称性显著影响解的形式。本文同时讨论了色散问题，即固定光频下传播常数随平板厚度的变化。我们同时对包含左手材料的多层平板结构中的光子隧道效应展开了讨论，发现左手材料的损耗极大程度地抑制隧道效应。

关键词： 电子波导   量子输运   电流分布   电导率   介观尺度   散射势  

摘要： 杂质的存在是影响材料电磁性质的重要因素。利用模式匹配技术，采用传输矩阵和散射矩阵方法研究了介观尺度下直线电子波导中杂质对电流分布的影响和波导的对称性遭到破坏(曲线波导)时的输运系数的变化特性。利用Landauer-Büttiker公式计算了上述结构电子波导的电导率。研究发现直线波导中的电流分布与电子波导的宽度、杂质在电子波导中的位置、散射势的种类和杂质散射势的强度都有很大的关系。排斥散射势对电流的影响很小，不管散射势是强还是弱；吸引散射势对电流的分布有着重要影响，散射势由弱变强的过程中，电子波导中的电流分布变化明显，显著的是当散射势增强到一定程度达到(5fev·cm2)空间会出现涡旋电流。涡旋的个数、强度和位置与散射子的散射势强度、散射子在波导中的位置有关。曲线波导中的电导率呈现量子化特征，但在子能带的能带底部会出现束缚态和准束缚态。束缚态与准束缚态的位置与波导的宽度以及圆形波导的圆心角有关。曲线波导中各个子能带的输运系数有明显不同的变化规律。相同子能带间的输运和不同子能带间的输运有不同的变化规律。这对认识结构对输运的影响有一定的现实意义。