自旋轨道耦合量子线在太赫兹激光场辐照下的电子输运性质

论文摘要

量子线(纳米线)、量子点等介观系统中的电子输运一直是人们关心的问题，它不仅是一个重要的基础物理问题，而且有着潜在的高技术应用背景。量子线、量子点等介观体系是今后纳米量子电路的重要物理器件。随着激光技术的长足发展，激光与物质的相互作用成为一个重要的科学问题，特别是激光对介观体系电子输运性质的影响这一问题引起了人们的很大兴趣。本文在有效质量自由电子模型基础上，采用Keldysh非平衡格林函数方法，研究激光场作用下半导体异质结量子线含有自旋轨道耦合情况下的输运性质，得到了一些有意义的新结果。全文共分为五章。第一章简要介绍了闪锌矿结构化合物半导体异质结(量子阱)及其人工微结构中电子自旋轨道耦合的研究历史与现状，包括自旋积聚、自旋进动、自旋泵效应、自旋过滤、自旋极化输运以及自旋流与自旋霍尔效应等。第二章从能带理论角度描述了半导体异质结的形成以及量子阱、量子线、量子点的制备和用途等；同时介绍了半导体及其异质结自旋轨道耦合的类型。第三章介绍了非平衡格林函数方法及其在介观输运中的应用，推导了广泛应用的运动方程以及电流公式。第四章的内容主要是我们自己的工作。利用非平衡格林函数运动方程的方法，研究了含自旋轨道耦合二能级量子线在激光场辐照下的电子输运性质。当激光场沿纵向极化时，自旋极化电导曲线呈现出明显的光子旁带结构，当外场频率和自旋轨道耦合强度取适当值时，可以提高自旋极化率并改变系统的输运特性。文中对这些现象形成的物理机制进行了定性和定量地分析。第五章我们对本文的工作进行总结和归纳，并对这一研究领域的发展前景作了简要的展望。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• §1.1 研究背景与选题依据
• §1.2 本文研究的主要内容与科学意义
• 第二章 半导体异质结自旋轨道耦合效应
• §2.1 半导体异质结人工低维结构
• §2.2 Rashba自旋轨道耦合
• §2.3 Dresselhaus自旋轨道耦合
• 第三章 非平衡格林函数方法及其在介观输运中的应用
• §3.1 格林函数方法的一般描述
• §3.2 含时间问题的非平衡格林函数方法
• §3.3 非平衡格林函数方法计算电流与电导
• 第四章 含自旋轨道耦合量子线在激光场辐照下的输运性质
• §4.1 太赫兹电磁场
• §4.2 介观瞬态输运
• §4.3 自旋轨道耦合效应的有效磁场描述
• §4.4 Rashba自旋轨道耦合量子线在纵向极化激光场辐照下的输运性质
• §4.4.1 二次量子化哈密顿量及格林函数矩阵元解析推导
• §4.4.2 系统输运性质的数值计算及结果讨论
• 第五章 总结和展望
• §5.1 全文总结
• §5.2 本论文的创新点
• §5.3 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢