準(zhǔn)一維半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)中量子輸運(yùn)性質(zhì)的研究.pdf

1、介觀體系中的量子輸運(yùn)性質(zhì)的研究是當(dāng)前凝聚態(tài)物理的重要前沿研究方向。特別是電導(dǎo)量子化和熱導(dǎo)量子化現(xiàn)象受到了廣大科學(xué)工作者的關(guān)注，這些成果在納米尺度電子器件和熱量子器件方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文針對(duì)具有重要理論意義和應(yīng)用前景的介觀、納米尺度量子結(jié)構(gòu)中的輸運(yùn)機(jī)理開展了一系列的研究，獲得了一些有意義的成果： 運(yùn)用模匹配方法研究了非對(duì)稱T型磁量子結(jié)構(gòu)的電子輸運(yùn)性質(zhì)。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)因子和磁勢(shì)壘都能改變電子散射模數(shù)，電子輸運(yùn)譜因此變得復(fù)雜而

2、豐富，散射區(qū)域出現(xiàn)了完全局域態(tài)和磁邊緣態(tài)。在特定的結(jié)構(gòu)參數(shù)和磁場(chǎng)強(qiáng)度下，能觀測(cè)到寬谷、尖峰、共振透射和共振反射等電子輸運(yùn)現(xiàn)象，即可以通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)大小和結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)波矢過(guò)濾。 研究了雙磁壘量子結(jié)構(gòu)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度和偏壓大小對(duì)電子自旋極化輸運(yùn)的影響。結(jié)果表明：零偏壓下，電子在反平行等強(qiáng)磁壘結(jié)構(gòu)中輸運(yùn)不會(huì)產(chǎn)生自旋極化；電子傳輸?shù)拈撝的芰侩S磁場(chǎng)強(qiáng)度或偏置電壓的增大而增大；在一定的磁場(chǎng)強(qiáng)度和偏壓大小下，比較由半導(dǎo)體InAs和GaAs兩類材料

3、構(gòu)成的量子結(jié)構(gòu)中電子輸運(yùn)自旋極化度，發(fā)現(xiàn)它們的電子輸運(yùn)自旋極化度都隨入射能量的增大而呈振蕩衰減趨勢(shì)，朗德有效因子高的InAs材料比GaAs的自旋極化度高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。運(yùn)用散射矩陣方法，研究了臺(tái)階磁勢(shì)壘量子結(jié)構(gòu)中二維電子氣的隧穿輸運(yùn)性質(zhì)。結(jié)果表明：零偏壓下，電子的自旋極化曲線隨入射能量的增加而振蕩衰減；隨著磁臺(tái)階數(shù)的增加，電子自旋極化度最大值減小，同時(shí)自旋極化度振蕩衰減也越來(lái)越慢。在偏置電壓的作用下，電子自旋極化度在寬廣的入射能量區(qū)出現(xiàn)明

4、顯的振蕩增大，電子隧穿磁臺(tái)階勢(shì)壘表現(xiàn)出更明顯的自旋過(guò)濾效應(yīng)。 研究了Neumann邊界條件和Dirichlet邊界條件下，不連續(xù)的納米結(jié)構(gòu)中的聲學(xué)聲子輸運(yùn)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：兩種邊界條件下，聲學(xué)聲子輸運(yùn)譜呈不同的輸運(yùn)行為，俄們能觀察到共振透射和禁止頻帶，這是由于聲子模與模的耦合作用。 研究了含側(cè)面端子的非均勻量子線的聲子熱耦合效應(yīng)。這里我們考慮了兩種典型的邊界條件，即彈性自由和硬壁邊界條件。研究結(jié)果表明：在應(yīng)力自由邊界

5、條件下，我們能觀察到熱導(dǎo)量子化現(xiàn)象，而在硬壁邊界條件下，不能觀察到這一現(xiàn)象。兩側(cè)端結(jié)構(gòu)之間的耦合效應(yīng)對(duì)熱導(dǎo)的影響隨邊界條件的不同而不同，隨著兩側(cè)端結(jié)構(gòu)的距離的增加，熱導(dǎo)呈振蕩衰減現(xiàn)象。這一結(jié)果對(duì)熱調(diào)控器件的設(shè)計(jì)提供了新的思路。研究了周期性調(diào)控的介電量子線的聲學(xué)聲子輸運(yùn)幾率和熱導(dǎo)。研究結(jié)果表明：周期性的散射導(dǎo)致了一些有趣的物理現(xiàn)象：(1)觀察到聲子譜的峰谷結(jié)構(gòu)，隨周期數(shù)的增加，某些深谷發(fā)展為禁止頻帶，而且禁帶的寬度可以通過(guò)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)和周