关键词： 聚焦离子束   电子束制版   光子晶体   出光效率  

摘要： 利用聚焦离子束刻蚀方法和电子束制版结合干法刻蚀方法制备了二维近红外波段光子晶体,发现两种方法都可以制备出均匀的二维光子晶体,聚焦离子束方法操作简单,电子束制版结合干法刻蚀方法操作步骤复杂.光谱测试表明,利用聚焦离子束方法在有源材料上刻蚀的光子晶体不发光,而电子束制版结合干法刻蚀方法制备的小晶格常数光子晶体即使有些无序,其出光效率也提高到没有光子晶体时的两倍.对两种方法所加工的光子晶体不发光和提高出光效率的机理进行了分析.

关键词： 分子电子学   电子输运   杂化密度泛函理论   弹性散射格林函数理论  

摘要： 随着分子器件的测量和制备的技术不断突破,揭示电子输运机制的理论工作也得到了很大的发展。一些研究组分别发展了基于固体理论和量子化学的电子输运机制。实验证明,量子化学方法具有一定的优势。本文回顾了量子化学模拟方法的基本原理,并对其研究进展作了一个评述。

关键词： 物理化学   密度   爆轰性能   高能量密度材料   密度泛函理论   半经验分子轨遭方法  

摘要： 基于简单的量子化学计算，提出一种快速、方便、准确地预测高能化合物晶体密度的新方法。由计算所得密度和生成热，预估化合物的爆速和爆压，形成定量地进行高能量密度材料（HEDM）分子设计的有效手段。

关键词： 量子点   电声子作用   谱函数   Kondo声子伴带  

摘要： 电子-声子耦合显著影响半导体量子点和单分子晶体管的非平衡输运.在非平衡格林函数运动方程方法的框架内,通过改进电声子解耦,发现低温下量子点谱函数中声子伴带明显依赖于两边电极费米能级与重整后局域能级的相对位置,呈现电子-空穴对称性破缺.Kondo峰的声子伴带分为两类,分别与由电子或空穴组成的多体自旋单态相对应.当局域能级存在Zeeman分裂时,两类不同起源的Kondo声子伴带在自旋分辨的谱函数中可以相互区分.谱函数的这些特性也体现在非线性微分电导谱中.

关键词： 电子电子相互作用   耦合双量子点   非平衡格林函数  

摘要： 采用K e ldysh非平衡格林函数方法,研究了电子通过耦合双量子点的自旋极化输运特性.我们考虑量子点中的电子电子相互作用,在H artree-Fock近似下给出自旋分离流的普遍表达式.数值结果显示:随着偏压的增加,不同自旋取向的电子所占居的等效能级相继进入偏压窗口,自旋极化流振荡,电荷流持续增加.这些变化特性可以很好的用自旋相关的共振隧穿理论给予解释.

关键词： 自旋电子学   半导体异质结量子线   自旋轨道耦合   自旋极化输运   散射矩阵  

摘要： 自旋电子学是研究利用电子的自旋属性进行信息存储、处理与传输的科学,属于纳米电子学的一个热门分支。基于半导体异质结与自旋轨道耦合相关的输运问题越来越成为一个热门的研究领域,特别是在没有外磁场情况下,控制电子的自旋在设计自旋注入器件和自旋筛中显得非常重要。基于半导体异质结的介观系统(人工低维量子结构),如量子线、量子点等将是纳米电路中的重要组成部分。因此,研究含自旋轨道耦合量子线的输运性质有很重要的基础意义和高技术应用背景。 本文采用有效质量自由电子模型,用散射矩阵方法在Landauer-Büttiker框架下,研究了Rashba自旋轨道耦合量子线连接两个正常导体电极系统的电子输运性质,得到了一些有意义的新结果。 全文共分为四章。第一章和第二章简要介绍闪锌矿结构半导体及其异质结中电子自旋轨道耦合的起源以及对自旋极化输运影响研究的历史与现状,包括自旋轨道耦合的类型和物理根源、自旋积累、自旋进动、自旋激化输运以及自旋流与Hall效应等。 在我们自己的工作第三章中,我们系统地研究了一个两端连接正常导体电极自身含有Rashba自旋轨道耦合的量子线系统的电子输运性质。在自由电子近似下,我们采用散射矩阵方法、通过解析分析和数值计算,发现这种同时具有自旋轨道耦合与非绝热电极-量子线耦合的系统呈现分数电导和在某些特殊尺寸下出现自旋极化电流的特性。基于这一特性,我们就可以找到一种在不加外场的情况下获得自旋极化电流的方法,并可以用它来设计一个自旋筛。 第四章我们对本文的工作进行了简要的总结,并对这一研究领域的发展前景作了简要的展望。

关键词： 量子线   量子点   电磁输运  

摘要： 介观体系具有很多有趣的量子现象和量子效应。这些现象和效应被广泛地用来开发具有新原理和新结构的量子器件。因此介观结构已经成为目前物理学中一个十分活跃的研究热点,特别是介观体系的电磁输运性质引起了人们的广泛关注。量子线和量子点是两类典型的介观结构。本论文主要利用格林函数方法研究了量子线和量子点阵列中的电磁输运性质。其目的是在于发现这些介观结构中新的量子效应并揭示其内在的物理机制和规律,为设计和实现新的量子器件提供物理模型和理论依据。 本论文共分六章。 第一章主要介绍典型的介观体系和介观体系中量子现象及其制备方法。 在第二章中,我们介绍了格点格林函数方法,包括介观体系的格林函数表示及相关物理量(如透射系数,局域态密度等)的计算。 在第三章中,我们利用格林函数方法研究了非理想效应,如电子的能量分布、不对称的几何结构和温度,对量子场效应方向耦合器中电子输运性质的影响。结果表明,只有处在一定能量范围内的电子才能在耦合器中发生完全周期性的转换。这些电子的电导图谱随势垒(耦合区域)的长度和势垒的高度变化呈现出周期或准周期性。而对于那些不在这一能量范围内的电子,其电导图谱上将出现许多不规则的振荡,电子在两量子线间完全周期性的转换也被破坏。此外,温度和结构的不对称性使电子在双量子线间的转换效率降低。 在第四章中,我们主要讨论了在磁场作用下耦合双量子线的电磁输运性质。我们发现通过有限势垒耦合的双量子线在磁调制下可以用作为电子能量过滤器和分流器。量子线水平方向的电导曲线呈周期性的方波变化,而电导微带的位置和宽度由势垒和磁场的大小决定。同时这种结构在磁场调制下是一种更好的方向耦合器,可以通过调节外部磁场和势垒的大小来实现从某一端口入射的电子以几乎为1的几率从任何其他的端口出射。 在第五章中,我们研究了一种准一维量子点超晶格结构的电子输运性质。我们发现电导图谱上共振峰的劈裂并不一定满足一般电磁超晶格的劈裂规律。共振峰的劈裂数目依赖于量子点的个数,几何尺寸及量子点中势的大小。 第六章是本论文的工作总结及对将要开展的工作的展望。

关键词： 耦合量子点体系   电子输运   非平衡格林函数  

摘要： 量子点是继超晶格和量子阱之后,于上个世纪80年代中后期和量子线同时发展起来的一种新型低维量子结构。几个量子点在空间上相互靠近并发生耦合效应就形成了耦合量子点体系。对于耦合量子点体系,无论其组成的量子点的空间对称性,还是量子点的尺寸、相互之间的耦合强度都是人为可以调控的,从而实现了人们操纵固体的梦想,并因此而受到广泛的关注。本文采用非平衡格林函数方法,对几种新型的耦合量子点结构的输运性质进行了系统的理论研究,并得到了一些有意义的结果。 首先,我们研究了环形量子点阵列（简称量子点环）与两个电极相耦合形成的两终端体系的输运性质。对于量子点环而言,与电极相耦合的量子点在环中占有特殊的地位。因此我们分别讨论了两个电极与环中的同一个量子点相耦合、两个电极分别与环中相邻的两个量子点相耦合以及两个电极分别与环中不相邻的两个量子点相耦合的三种结构。利用非平衡格林函数的运动方程和Dyson方程,分别在三种结构中推导了当体系包含任意个量子点时的电流递推表达式,它们均可以写成统一的类Landauer-Büttiker公式形式。在数值计算部分,作为体系的一个特例,我们首先详细的研究了由四个量子点耦合成的量子点环中的电子输运,确定了三种结构的共振隧穿谱线对单量子点能级的不同组合情况以及相邻量子点之间的耦合强度的依赖关系。随着量子点数目的增多,体系的共振隧穿谱会变得更加复杂。因此在对 由n个量子点耦合成的量子点环的数值计算中,我们假定所有的量子点都是全同的,即所有的量子点都具有相同的单量子点能级εi0 =ε0,并且相邻量子点之间的耦合强度都相等,即Vi , i+1 = V0。计算结果表明,三种结构的的输运性质差别很大。对于两个电极和量子点环中的同一个量子点相耦合的结构,共振隧穿谱中的每个共振峰的峰值都相等,并且都取最大值1.0。当n为偶数时,体系共振隧穿谱关于ε0对称分布,其中的共振峰的数目等于n /2 + 1个。并且随着n /2奇偶性的变化而在ε0处表现出明显的奇偶性,即:当n /2为偶数时,在ε0处出现电子可以隧穿通过的共振峰;而n /2为奇数时,在ε0处没有共振峰出现;我们把这种奇偶性成为“半奇偶性”,这与一维量子点阵中的奇偶性正好相反。当n为奇数时,体系的共振隧穿谱没有对称性,而共振峰

关键词： 波函数   本征态   介观体系   弯曲波导   热导率   量子输运   量子混沌  

摘要： 随着半导体技术的迅猛发展，半导体器件的尺寸越来越小，已经由原来的宏观尺度进入了介观尺度，因此研究介观体系中的量子输运性质就显得尤为重要：并且，在研究介观体系的量子输运过程中，人们还发现了量子混沌现象。对介观体系中的量子输运与量子混沌的研究将有助于半导体技术的进一步发展。本文在前人研究的基础上，对介观体系中的量子输运与量子混沌作了进一步的数值计算研究。全文共分如下六章。 第一章：介绍了介观体系的一些基本概念；给出了电导计算的Landauer-B(?)ttiker公式以及利用散射矩阵求透射系数的方法，还介绍了介观体系中弹道声子输运过程以及热导的研究；介绍了经典混沌系统中的量子力学表现之一，疤痕波函数，回顾了介观体系中量子疤痕态的研究。 第二章：利用散射矩阵的方法，我们研究双弯曲量子波导中的声学声子的透射系数和热导。结果表明，由于受到双弯曲波导的中间腔体的散射作用，声子的透射系数呈现很强的共振透射峰，其位置和峰宽决定于中间腔体的尺寸。由于声子受到散射，因此热导随着温度的增加先会降低，在达到一个极小值以后再增加。另外，对多个双弯曲波导串联情况的研究表明，在单个双弯曲波导上增加一个双弯曲波导会进一步抑制声子的透射，从而使得声子的透射出现一个频率隙；继续增加双弯曲波导的数目不会改变这个频率隙的位置和尺寸，只会在高于频率隙的频率范围内增加共振透射峰的数目。 第三章：利用SU(2)部分相干态的方法，并且将测量扰动看成δ—型杂质，我们解析地研究二维开口正方形台球中测量扰动对疤痕波函数的影响，计算得到的波函数几率密度分布结果与文献报道的实验结果符合得很好。计算结果表明，如果杂质处在两条周期轨道的交点上，那么原本在其中一条周期轨道上加强的疤痕波函数会被杂质部分散射到另一条周期轨道上；如果杂质处在某些特殊位置，疤痕波函数会去相干而成为闭合正方形台球的对应本征态，这同样可以理解成疤痕波函数被部分散射到了另外的周期轨道上。 第四章：利用散射矩阵的方法，我们研究开口正方形声子腔中的声子声学波的空间分布情况。首次发现了在开口正方形声子腔中，声子声学波也会出现疤痕现象。与开口量子点中电子的疤痕波函数形成原因相似，声子疤痕态的形成也是因为低温下声子的输运是弹道输运，进入声子腔中的声子也只能激发很少一些动量相近的闭合声子

关键词： 自旋极化输运   电子-电子相互作用   耦合双量子点   非平衡格林函数方法  

摘要： 自旋相关的量子输运研究是当前自旋电子学领域的一个热点课题。本文首先简单地回顾了介观物理学中一些重要的物理现象,如弱局域化,AB振荡,普适电导涨落等,和自旋电子学中的一些基本内容,如巨磁电阻效应、量子自旋注入以及自旋晶体管等;接着介绍了用来处理量子输运问题的非平衡格林函数方法;最后我们用这种方法研究了耦合双量子点的理论模型。考虑量子点中电子-电子库仑相互作用,我们用运动方程的方法求解格林函数,在福克—哈特里近似下,讨论了电子通过耦合双量子点的自旋极化输运特性。数值计算结果表明:当电子通过耦合双量子点时,随着偏压的增加,不同自旋取向的电子所占据的等效能级相继进入偏压窗口,自旋极化流出现振荡,电荷流持续增加,这些变化特性可以很好的用自旋相关的共振隧穿理论给予解释。这种输运特性也为设计一种可控制电子自旋的装置提供了理论基础。