半導體量子點中熱電及熱自旋相關效應的研究.pdf

1、碩士學位論文碩士學位論文論文題目論文題目：半導體量子點中熱電及熱自旋相關效應的研究英文題目英文題目：ThermoelectricThermospinEffectsinSemiconductQuantumDots學位類學位類別：理學碩士研究生姓研究生姓名：程杰學號學號：201202194學科學科(領域領域)名稱名稱：自旋電子學指導教指導教師：劉佳職稱職稱：副教授協(xié)助指導教協(xié)助指導教師：職稱職稱：2015年6月20日分類號分類號：O469O

2、469密級：公開公開UDC：學校代碼學校代碼：1012710127內蒙古科技大學碩士學位論文I摘要近年來，隨著納米技術的持續(xù)快速發(fā)展，納米結構中的局域熱效應已經被廣泛的研究。自2008年自旋賽貝克效應被發(fā)現(xiàn)后，半導體量子點結構中的熱自旋效應也成為許多研究者們關注的對象。量子點作為未來量子計算及量子信息實現(xiàn)的候選者之一，研究其結構中的熱輸運、轉化，對理解自旋輸運、節(jié)約能源、優(yōu)化電子器件設計具有實際的意義。本文從理論上研究了局域偏角磁場調制

3、下的量子點系統(tǒng)中的熱電及熱自旋效應，期望得到增強的轉化效率。另外，注意到自旋相干性極易受到環(huán)境的影響。熱偏壓下量子點中的信息存儲、讀出成為本文研究的另一個出發(fā)點。在熱電及熱自旋研究中，本文利用非平衡格林函數法改進了描述量子點電子輸運的隧穿速率方程，考察了與鐵磁體引線耦合的量子點系統(tǒng)。得出，偏角磁場在自旋角動量方向投影上使得電子能級發(fā)生塞曼劈裂，通過局域磁場偏角的變化可調節(jié)熱電轉化的品質因子。同時，局域磁場在垂直方向上產生一個自旋進動磁矩

4、，可使量子點中電子自旋態(tài)間發(fā)生相干疊加，從而影響到量子點與引線間電子的相互隧穿。進一步研究發(fā)現(xiàn)，平行極化時，熱自旋品質因子對磁場增強存在著飽和性，單一調節(jié)投影磁場的強度并不能獲得較高的熱自旋品質因子。在引線反平行極化時，利用投影磁場使得塞曼劈裂能突破庫倫阻塞的限制，在垂直磁場輔助下獲得了較高的熱自旋品質因子。在熱偏壓下量子點中單電子自旋比特信息的存儲與讀出的研究中，本文利用開放系統(tǒng)的約化密度矩陣法導出了一般意義下的量子點系統(tǒng)的主方程。研

5、究中發(fā)現(xiàn)，在與自旋注入反向的熱偏壓影響下，量子點中將不能存儲完全意義上的單電子自旋比特，且這種不利影響不能通過調節(jié)自旋偏壓的強度而使之消除。在單電子自旋比特讀取過程中，熱偏壓會導致自旋下態(tài)電子讀出的電流強度發(fā)生衰減，熱偏壓越大，衰減越明顯，這與熱偏壓的方向無關。在自旋上態(tài)電子讀取中，熱偏壓可影響自旋上態(tài)電子的隧穿，從而在引線中可產生非零電流。由于泡利不相容原理的限制，該電流強度與自旋下態(tài)讀取中的電流強度相比顯得十分微弱，故可以通過對比，