介觀環(huán)中帶有量子門的自旋相關(guān)的電子傳輸理論研究.pdf

1、本碩士論文主要研究帶有量子門介觀環(huán)中自旋相關(guān)電子傳輸?shù)南嘁埔约傲孔娱T對(duì)介觀環(huán)器件電導(dǎo)振蕩的調(diào)控機(jī)制。這是當(dāng)前相位敏感量子輸運(yùn)的研究熱點(diǎn)之一。本工作包括兩個(gè)方面： 第一個(gè)工作是研究了加在量子門上外磁場(chǎng)對(duì)自旋極化電導(dǎo)AB振蕩的影響。根據(jù)量子波導(dǎo)理論，電子的傳輸系數(shù)可以表示為穿過(guò)環(huán)中心的磁通量、調(diào)制外磁場(chǎng)和入射電子費(fèi)米能量的函數(shù)。數(shù)值計(jì)算表明，當(dāng)量子門中電子的Zeeman能量和其中一個(gè)本征態(tài)的能量相等時(shí)，AB環(huán)的電導(dǎo)與磁通量無(wú)關(guān)，是一

2、個(gè)恒定值。改變調(diào)控磁場(chǎng)，使電子Zeeman能量跨過(guò)量子門本征能級(jí)時(shí)，就會(huì)發(fā)生自旋極化AB振蕩的相位有π的突變。當(dāng)電子的Zeeman能量處于兩個(gè)相鄰的本征態(tài)的能級(jí)之間時(shí)，極化電導(dǎo)的振蕩是同相位的。這與以前模型的研究結(jié)果一致。而我們的研究發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)有一個(gè)新的特征：對(duì)于入射電子的費(fèi)米能量為特殊值kflc=(4m-2)π或4mπ(m是正整數(shù))時(shí)、量子門中自旋態(tài)電子的Zeeman能量等于它本征態(tài)的能量時(shí)，自旋極化電子將處于一個(gè)恒定的全透射狀態(tài)(Tμ

3、=1)或全反射狀態(tài)(Tμ=0)。在這種情況下，當(dāng)Zeeman能量跨過(guò)量子門的本征能級(jí)時(shí)，電導(dǎo)的AB振蕩沒(méi)有相位π的突變，是同位相的。這是一類新的電導(dǎo)AB振蕩，它是由電子波在該系統(tǒng)中的量子干涉而引起的。其相位特征與以前別人研究的結(jié)論不同。除此之外，研究了電場(chǎng)調(diào)控的量子門的AB環(huán)自旋極化的傳輸。電場(chǎng)是一種在實(shí)驗(yàn)上易于實(shí)現(xiàn)的調(diào)控方式。通過(guò)電場(chǎng)調(diào)控量子門，同樣可以操縱和控制介觀結(jié)構(gòu)環(huán)中自旋極化的傳輸。 第二個(gè)工作是研究通過(guò)帶有量子門Ah

4、aronov-Casher(AC)環(huán)的電導(dǎo)自旋極化振蕩。發(fā)現(xiàn)在AC環(huán)中，自旋相關(guān)電導(dǎo)和極化度的關(guān)系與AB環(huán)有類似的結(jié)果。在AC環(huán)中，自旋向上電子的Zeeman能量等于量子門本征能級(jí)的能量時(shí)，它的電導(dǎo)處于一個(gè)恒定值，與織構(gòu)電場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生的AC相移無(wú)關(guān)。在這種情況下，總的電導(dǎo)呈現(xiàn)自旋向下極化的AC振蕩。另外，當(dāng)自旋向上電子的Zeeman能量大于費(fèi)米能量時(shí)，電導(dǎo)AC振蕩會(huì)出現(xiàn)自旋向下電導(dǎo)相同的特征。另外發(fā)現(xiàn)在絕熱量子相范圍內(nèi)，極化電導(dǎo)呈現(xiàn)周期性