量子点体系中自旋相关的量子相干现象

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangyaofengw
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自旋是电子的特性之一,利用电子的自旋可以实现信息的转移、储存和处理。最近,研究人员在不改变电流的情况下,利用电子的自旋实现磁开关的可逆转性。这将导致一种全新的、低能的电子器件的诞生。对于这些新奇的物理特性的研究已成为凝聚态物理中发展的最快的前沿课题。它不仅有着重要的基础研究意义,也为进一步开发具有新原理、新结构的电子和光电子器件提供指导。本论文采用非平衡格林函数方法,研究两个平行耦合双量子点体系的输运性质及Fano效应、平行耦合双量子点系统与三电极连接时由相干导致的自旋极化电流和自旋积累。首先,研究两个平行耦合双量子点体系的输运性质。在量子点间无耦合时,发现电导谱中在ε=ε0点会出现反共振峰。利用分子表象,解释了出现反共振峰的原因,即成键态和反成键态提供了两个共振通道,两个通道间的相消干涉会导致反共振峰的出现。当量子点间存在耦合时,电导谱被分成对称的两组,每一组中出现了一个反共振峰,反共振峰的位置由量子点间的耦合强度决定,随量子点间耦合强度的增大,两个反共振峰间的距离变大,反共振峰的位置始终位于ε=t,t处。另外,不同自旋电子的电导谱可以通过Rashba自旋轨道耦合作用进行调节,尤其是当Rashba自旋轨道耦合作用调节到某一恰当值时,一种自旋态的电子允许通过该装置,而另一种自旋态的电子则禁止通过。该性质可用于设计自旋开关。其次,研究了平行耦合四量子点体系的自旋相关的Fano效应。量子点1和量子点3、量子点2和量子点4之间的耦合强度取定值,当量子点1和量子点2之间的耦合强度很小时,对其输运性质基本不产生影响。量子点1和量子点2间的耦合强度增大时,多通道间的量子相干会导致电导谱中出现Fano峰。当考虑Rashba自旋轨道耦合相互作用时,不同自旋电子之间的电导均受Rashba自旋轨道耦合相互作用调控。此外,研究了三电极与平行耦合双量子点系统连接时由量子相干导致的自旋极化电流和自旋积累。研究表明,在Rashba自旋轨道耦合相互作用下,当μ_M> μ_L=μ_R时,由于不同路径间自旋相关的量子相干,会导致流过左、右电极的自旋极化电流的极化方向相反。当ε=μ_α, ε+U=μ_α,(α=L, R)时,自旋极化电流ΔJ和自旋积累Δn i有最大值。而且,自旋极化电流的大小和方向可通过调整能级和Rashba自旋轨道耦合相互作用的大小进行调节。总之,本论文基于Rashba自旋轨道耦合相互作用,探索利用电场、偏压等手段在量子点体系中实现自旋极化输运的调控,并进一步明确Rashba自旋轨道耦合相互作用、结构的参数等可调因素对自旋极化输运性质的影响,为自旋电子学器件设计提供了一定的理论依据。
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