耦合双量子点系统的输运特性的理论研究

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本论文主要研究了耦合双量子点的量子输运特性,包括自旋阻塞、轨道阻塞、电子自旋共振、共振隧穿、自旋轨道耦合等,并利用其输运特性讨论了其应用前景。首先,我们简单介绍了量子点的特性,量子光学中的暗态以及电子输运中暗态。并说明了本论文的主要研究内容。然后,我们分析了一个置于交叉的静态磁场和交变磁场中的,具有非均匀Zeeman分裂的非对称量子点的量子输运特性。在纳米结构中,自旋自由度和轨道自由度在量子输运中起着不同的作用。我们对通过我们体系的量子输运中的自旋阻塞和轨道阻塞进行了研究。电子自旋共振,泡利不相容原理,共振隧穿以及量子干涉之间的竞争在正向偏压,反向偏压的翻转率较快和翻转率较慢的区域表现出了十分不同的电流响应。特别是,我们只需调节静态磁场,便可在同一系统中既观测到自旋阻塞(由于多粒子的自旋关联),又观测到轨道阻塞(由于破坏性的量子干涉)。另外,通过调节静态磁场,我们还能获得非常好的自旋极化电流。它主要是由共振隧穿引起的。但对于铁磁电极,电子的自旋共振在输运中也有十分重要的作用。我们展示了,一个具有混合三能级的双量子点体系置于交叉的静态磁场和交变磁场中时,可以在适当的条件下用作双极自旋过滤器,灵敏度很高的自旋开关,或是自旋翻转器。最后,我们考虑我们的系统包含由结构的非对称引起的Rashba自旋轨道耦合。我们的计算方法是,先将自旋轨道相互作用在谱空间进行二次量子化,而量子输运的分析则使用率方程。我们从理论上分析了自旋轨道耦合相互作用对轨道暗态的影响。最后,我们总结了本论文研究的主要结果。
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