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耦合双量子点系统的电子动力学及输运特性

作　者: 尹彦芳
导　师: 李志坚
学　校: 山西大学
专　业: 理论物理
关键词: 耦合双量子点电荷稳定图动力学局域化量子率方程电流和噪声
分类号: O471.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文首先运用正则量子化方法获得描述耦合双量子点系统的广义赫伯德哈密顿量,其中除了包含约瑟夫森隧穿的单电子项、点内和点间库仑相互作用的多体项外,还包含描述电子交换和电子以电子对的形式在两个量子点间隧穿的多体相互作用项。接着从这一哈密顿量出发,研究了耦合双量子点系统的电荷稳定图、动力学特征以及输运电流和噪声特性。主要研究内容有：(1)量子效应对经典电荷稳定图的影响。两个量子点间的单电子隧穿和电子对隧穿使得经典电荷稳定图的几何六角结构的直线边界变为了光滑的曲线边界,其中电子对隧穿项只影响电荷稳定图中总电子数为2的区域边界。电子交换作用项不改变经典图的六角结构,自旋相反电子的交换使得六边形以中心均匀扩大,而自旋相同电子的交换则使得六边形只向多电子态方向延展。(2)两个电子在耦合双量子点系统中的共振隧穿及动力学局域化效应。两个量子点能级共振时,约瑟夫森隧穿作用使得两个电子在量子点中的各种布居几率随时间演化呈现出周期振荡的特性,但有的几率振幅能达到1,有的却不能。库仑相互作用改变了振荡的频率和幅度,而电子对隧穿作用却破坏了振荡的周期特性。两量子点能级失谐时,库仑作用和电子对隧穿作用使得电子局域化特性依赖于系统的初态。若两个自旋相反的电子初始处同一个量子点中,电子将一直局域在初态,但当两个电子初始处于两个量子点中时,电子将不会局域在初态。(3)利用量子率方程的方法研究电子对隧穿作用对耦合双量子点系统输运电流和噪声的影响。当系统完全对称时,电流和Fano因子随偏压的变化曲线关于零偏压具有对称结构。在整个偏压区域,Fano因子一直呈现亚泊松分布。电子对隧穿作用使得电流和Fano因子的平台位置和大小发生改变。当系统不对称时,电流和Fano因子随偏压的变化曲线不再关于零偏压对称。电流的绝对值随着耦合不对称性的增加而减小,而Fano因子却随着耦合不对称的增加而增大。一定偏压下,出现负微分电导和超泊松散粒噪声,电子对隧穿作用使得负微分电导和散粒噪声进一步增强。

耦合双量子点系统的电子动力学及输运特性

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