时变外场作用下石墨烯的电子输运性质

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随着现代科学技术的发展进步,对介观体系输运性质的研究越来越得到了人们的重视。其中,对散粒噪声的研究就一直是当前前沿科研的热点领域之一。散粒噪声是一种非平衡噪声,它是对电荷量子化的结果。散粒噪声是由于电子电荷的离散本征特性而导致的体系的电流相对于其平均值的涨落。通过散粒噪声实验可以获得比电导测量更加丰富的系统信息。我们运用散射理论的方法研究了有时变场作用情况下,单层石墨烯和双层石墨烯的输运性质。本文主要由以下几个部分组成:第一部分(即第三章),我们用散射矩阵方法研究了存在含时外场情况下单层石墨烯电荷载流子的输运性质。同时获得了系统二次量子化电流算符、电导和散粒噪声的表达式。我们的结果显示施加的时变外场会提供额外的遂穿边带使电荷载流子通过单层石墨烯。并且,这些边带将会影响系统的输运性质。这些结果将有利于加深对光辅输运的理解,并为以石墨烯为基础的电子器件设计提供有益的参考。第二部分(即第四章),通过求解Dirac方程,我们得到了施加时变外场情况下双势垒(阱)结构的单层石墨烯的透射几率。我们研究了时变外场强度α和包括势垒(阱)间距和入射能量在内的各个系统参数对系统输运性质的影响。结果表明,在施加时变外场以后,石墨烯的输运性质会发生很大的变化。此外,电导、散粒噪声、Fano因子会被增强或抑制。特别地,电导、散粒噪声、Fano因子会随着时变外场强度α的增加而增强。这些结果表明,系统的电子输运性质可以通过操纵的结构参数和时变外场强度来进行控制。我们认为,在这项研究中所取得的成果将为基于单层石墨烯电子仪器的设计提供有益的帮助。第三部分(即第五章),通过求解狄拉克方程,我们首先获得了含时周期势作用下单势垒石墨烯结构的透射几率,接下来,我们数值研究了在不同情况下,系统的透射几率、电导、散粒噪声、Fano因子随含时周期势强度和系统结构参数(入射能量、势垒宽度)的变化规律。我们发现,由于一个含时周期势的存在,单势垒石墨烯的输运性质会产生奇特的行为,系统的电导、散粒噪声和Fano因子将会被增强。同时,我们可以通过调制含时周期势的强度和系统的结构参数来调控系统的输运性质。第四部分(即第六章),在本篇当中,我们研究了在含时周期势作用下,双层石墨烯单势垒结构的输运性质。我们数值研究了中心带和各个边带的透射几率随含时周期势强度、入射角、势垒宽度和高度变化的关系。本研究中得到的结果表明,施加的含时周期势为电荷载流子提供了遂穿双层石墨烯的边带。并且,随着含时周期势强度和结构参数的变化,双层石墨烯的输运性质也因此显示出各种奇特的行为。除此之外,我们发现,在垂直入射和接近垂直入射的情况下,静态势垒中存在的完全反射也被仍然存在于施加含时周期势的情况。人们可以通过操纵所施加的含时周期势强度和系统的结构参数控制系统当中的电子输运。我们所得到的成果可以增加人们对光辅输运(PAT)的理解,并有助于基于双层石墨烯电子仪器的设计。
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