耦合量子点系统中输运性质的理论研究

论文摘要

本论文研究了耦合量子点等半导体纳米结构的含时输运特性。采用理论推导和数值计算相结合的方法,我们分析了耦合量子点链系统中动态局域化效应对输运性质的影响,发现了串联耦合三量子点系统中的光子辅助Fano共振,揭示了对称的∧型耦合三量子点系统中的动态局域化效应及其对Fano共振的调控。第一章介绍了量子点和耦合量子点系统的主要特性,概述了耦合量子点系统中含时输运问题的研究进展,以及本论文的主要研究结果。第二章研究了耦合量子点链系统在外场驱动下的动态局域化效应对输运性质的影响。我们发现当驱动电场的振幅和频率之比为零阶贝赛尔函的根时,系统的准能谱出现塌缩,平均电流出现极小值,初始局域的电子发生了动态局域化效应;并且动态局域化的效果随着系统量子点数目的增多而增强,随着量子点和电子库之间的跃迁概率的增加而减弱。第三章研究了串联耦合三量子点系统中的光子辅助Fano共振。运用有效质量框架下的二维限制势模型,通过求解体系的广义本征值,我们获得了∧型三能级结构。该能级结构对系统中的电子输运性质有着重要的影响:当结构不对称时,由于光子辅助隧穿系统发生了对称的Breit-Wigner共振。当结构对称时,由于电子受陷暗态的形成,在共振条件下系统发生了不对称的Fano共振.第四章研究了对称的∧型耦合三量子点系统中动态局域化效应及其对F&no共振的调控.在适当的条件下,由于量子干涉效应,动态局域化和Fano共振能够同时发生。但是由于隧穿的干涉破坏和超交换作用之间的竞争,动态局域化和Fano共振之间发生了激烈的竞争。这两种电子受陷现象是控制电子行为的两种不同方式,为量子开关的制作提供了有效的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 量子点概述
• 1.2 耦合量子点系统
• 1.2.1 基本性质
• 1.2.2 动态局域化效应
• 1.3 量子点系统中的含时输运
• 1.3.1 绝热区域的电子旋转门
• 1.3.2 非绝热区域和Tien-Gordon理论
• 1.3.3 单量子点中的光电流谱
• 1.3.4 双量子点中的Rabi振荡
• 1.4 本文的研究问题
• 参考文献
• 第二章 耦合量子点链中动态局域化效应对输运性质的影响
• 2.1 引言
• 2.2 物理模型与计算方法
• 2.3 结果与分析
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 串联耦合三量子点系统中的光子辅助Fano共振
• 3.1 引言
• 3.2 物理模型与电子结构
• 3.3 光子辅助输运性质
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 耦合三量子点系统中动态局域化对Fano共振的调控
• 4.1 引言
• 4.2 物理模型与计算方法
• 4.3 计算结果与分析讨论
• 4.4 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表和完成的论文
• 致谢