一维量子导线中双杂质模型的电子输运性质的研究

论文摘要

本论文对含双杂质的一维量子导线的电子输运问题做了较系统的研究,并得出了一些重要的结论,对量子器件的设计提供了重要的理论指导。 首先,我们介绍了这个含双杂质的一维量子导线模型,并借助于一系列能量参数来表征这个模型的特征,这些参数分别为:链中主原子和杂质原子的在位能,杂质与两端链间的耦合强度,链中主原子间和两杂质间的耦合强度。基于这个模型的特点,采用了单通道散射理论,而且在紧束缚近似下,采用了转移矩阵法,从而求得了该模型的几个重要物理量的解析解:束缚态,透射系数和态密度的变化量。 其次,为了能更好地理解这种含双杂质的一维量子链的输运性质,我们先回顾了一下更简单的单杂质模型的输运性质。然后,我们对杂质与两端的耦合对称的双杂质模犁进行了详细的研究,先对双杂质模型细分为对称双杂质模型(两杂质的在位能相等)和反对称双杂质模型(两杂质的在位能相反),我们对两模型都作了以下几方面的研究:束缚态,透射系数,态密度变化量随杂质间耦合强度和杂质—链间耦合强度的变化情况,重点讨论了束缚态和透射系数最大值之间的密切联系,态密度的变化量与透射系数之间的联系。其中,束缚态和态密度的变化量的研究主要是为了更好的理解透射系数的变化过程,从而对模型的输运性质有更好的认识。具体的研究结果表明,双杂质模型的某些结果与单杂质模型差异很大,如束缚态与透射系数最大值间的联系。根据透射系数最大值随杂质—链间耦合强度变化过程中出现的一些急剧跳变结构,我们提出了一种新的设计量子开关的机理。这也是本论文的最重要的部分。 最后,我们对所作的研究进行了总结,得出了一些重要的结论,并对分子器件的设计提出了一点构想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 第二章 模型与方法
• 2.1 模型
• 2.2 散射矩阵和转移矩阵
• 2.3 转移矩阵法
• 2.4 几个重要物理量的计算
• 2.4.1 束缚态的计算
• 2.4.2 透射系数的计算
• 2.4.3 态密度的计算
• 第三章 单杂质一维体系的输运性质
• 3.1 单杂质模型的束缚态
• 3.2 单杂质模型的透射系数
• 3.3 单杂质模型的态密度
• 第四章 双杂质一维体系的输运性质
• 4.1 双杂质模型的束缚态
• 4.1.1 对称模型的束缚态
• 4.1.2 反对称模型的束缚态
• 4.2 双杂质模型的透射系数
• 4.2.1 对称模型的透射系数
• 4.2.2 反对称模型的透射系数
• 第五章 小结
• 参考文献
• 附录 A
• 附录 B