自旋偏压驱动的量子输运特性研究

论文摘要

自旋电子学一直是当今的前沿研究领域,其发展对于微电子、光电子以及信息产业影响重大。本文首先回顾了量子输运的一些效应,如量子隧穿、库仑阻塞效应,介绍了自旋偏压和纯自旋流的研究现状以及非平衡态格林函数方法。接着,我们研究了微波场下自旋偏压驱动的量子点模型。结果表明,外加磁场破坏量子点能级的自旋简并,使得电荷流和自旋流的共振峰劈裂开,得不到纯自旋流。加上微波场后,电子可以吸收光子获得能量,等效于增加量子点输运的通道数,电流中出现光子边带峰。特别在强微波场作用下,由于多光子过程的作用光子边带峰的数量明显增多。最后,我们研究了自旋偏压驱动的单分子磁体的量子输运特性。我们只考虑分子磁体的两个自旋简并基态,将其简化为一个二能级模型,分子的中性态和荷电态以及它们的自旋简并基态可以等价于一个耦合的双量子点模型,利用分子的福克态构造系统输运的哈密顿量,由非平衡格林函数的方法计算系统自旋分离的荷电流,自旋偏压下,系统中形成纯的自旋流。通过门电压,可以改变分子磁体从中性态变到荷电态跃迁能的大小,这些跃迁能级刚好就是电子输运的共振能级,随着共振能级相继进入自旋偏压窗口,相应的自旋流出现了共振峰,共振峰很好的对应着跃迁能级。这些结论对有助于更好的了解量子输运过程,同时为自旋电子学的发展提供了很好的理论帮助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 量子输运的几个效应
• 1.1.1 量子隧穿效应
• 1.1.2 库仑阻塞效应
• 1.2 自旋偏压
• 1.2.1 自旋偏压简介
• 1.2.2 自旋偏压的应用
• 1.3 纯自旋流
• 1.4 非平衡态格林函数方法
• 1.4.1 非平衡态格林函数的定义
• 1.4.2 Langreth理论
• 1.4.3 Dyson方程
• 1.4.4 运动方程
• 1.5 小结
• 第二章 微波场下自旋偏压驱动的量子点输运特性
• 2.1 理论模型
• 2.2 模型计算
• 2.3 数值分析
• 第三章 自旋偏压驱动的单分子磁体输运特性研究
• 3.1 模型引入
• 3.2 模型计算
• 3.3 数值分析
• 第四章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简介