收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

自旋轨道耦合对量子点体系输运性质的影响

尹海涛  
【摘要】:自旋电子学是一门研究如何在固体中有效地控制自旋自由度的新兴交叉学科,人们希望利用自旋自由度来取代(或者结合)传统电子学器件中的电荷自由度,从而实现新型的自旋电子学器件。研究自旋电子学器件要解决的主要问题有:如何有效地产生自旋极化;自旋极化保持的时间和输运的距离,以及如何操控它们;自旋极化的探测。 论文将基于Rashba自旋轨道耦合,采用非平衡格林函数方法和slave-boson平均场近似,研究耦合双量子点体系结构中自旋积累、自旋极化输运、纯自旋流产生以及近藤效应等问题,并讨论量子点能级、偏压、磁通量、自旋轨道耦合等多种因素的影响下,量子点体系的自旋极化输运性质。 首先,从理论上研究平行耦合双量子点与电极对称连接的结构中,Rashba自旋轨道耦合作用对Fano共振的影响。研究表明,受Rashba自旋轨道耦合作用调节的共振通道,非共振通道及它们之间的量子相干是Rashba自旋轨道耦合作用调控Fano共振的根本原因。Rashba自旋轨道耦合作用和磁通量在产生自旋极化输运的过程中起到关键性作用。当没有磁通量通过量子点体系时( ? = 0),与自旋无关的Fano共振受Rashba自旋轨道耦合作用强度调节。当有磁通量通过量子点体系时,如? =π/2,自旋相关的Fano共振出现。而且每种自旋成份的Fano共振峰线型可被Rashba自旋轨道耦合作用强度调控。考虑电子间的库仑相互作用后,不同自旋电子的电导谱分为两部分,一部分中心位于成键态和反成键态,另一部分中心位于其库仑阻塞区。 其次,通过对每个臂均嵌入一个量子点的Aharonov-Bohm(AB)环中的自旋积累效应的研究,发现在Rashba自旋轨道耦合作用下,即使在无铁磁性电极、无磁场的情况下,由于量子相干,量子点中也会产生自旋积累,并且量子点中的自旋积累有如下特点:(1)自旋积累的大小和方向可通过门电压和偏压调节; (2)每个量子点上的自旋积累作为? R的函数,周期为2π; (3)自旋积累最大值的位置可由量子点的能级、电子间的库仑相互作用强度和偏压等因素共同调节。 此外,研究了平行耦合双量子点与三电极连接的体系自旋极化输运性质,利用自旋轨道相互作用的可控性,探讨控制不同自旋的电子沿不同电极输运的可能性,提供产生自旋分离及纯自旋电流的新途径。研究表明当恰当地选取Rashba自旋轨道耦合强度和偏压后,通过调节施加在量子点上的门电压,改变其中一个量子点能级时,一个由中间电极注入的非极化电流,经过量子点体系后,在左、右电极实现自旋的分离,即二个完全极化且极化方向相反的自旋流可分别萃取到左电极或右电极上。另外,在三个电极的电压满足一定关系时,中间电极可获得一个幅度和方向均可调节的纯自旋流。这样的模型结构简单,并可使用现有的技术手段在实验上实现。 最后,利用slave-boson平均场近似,研究在Rashba自旋轨道耦合作用影响下,双量子点体系的近藤效应。发现在磁通和Rashba自旋轨道耦合共同作用下,近藤区,量子点体系出现自旋极化的隧穿函数、局域态密度和线性电导。而且如果适当地调节Rashba自旋轨道耦合强度,可控制同一时间只有一种自旋方向电子能通过量子点体系,该性质可用于设计自旋阀。 总之,论文基于Rashba自旋轨道相互作用,探索利用电场、偏压等电学手段在量子点体系中实现自旋极化输运、自旋调控的可能性。并明确Rashba自旋轨道相互作用、库仑相互作用及体系的结构参数等可调控因素对自旋极化输运的性质的影响,揭示受自旋轨道相互作用支配或影响的新物理规律。提出实现电学方法操控电子自旋的纳米器件理论模型,为自旋电子学器件设计和量子信息实现提供理论信息。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O431.2

免费申请
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 温戈辉,蔡建旺,赵见高;磁电子学讲座 第五讲 自旋极化输运及隧道巨磁电阻效应[J];物理;1997年11期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李冬鹏,娄平;一种新的代数对角化法的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年01期
2 徐玉梅,方林瑞;量子点中电─声子系统的能量与温度关系探讨[J];安徽教育学院学报(自然科学版);1998年01期
3 吴建宝;;变分蒙特卡罗方法及其对t-J模型的处理[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2005年04期
4 黄建平,李圣怡,吴学忠,罗兵;纳米机械和微机械中杆的晶格振动量子化[J];微纳电子技术;2003年Z1期
5 李德俊;彭金璋;米贤武;唐翌;;Holstein分子晶体模型能带结构的温度依赖性(英文)[J];半导体学报;2008年05期
6 朱金波;周继承;;NTC电阻器热敏功能薄膜材料研究进展[J];材料导报;2006年11期
7 公卫江;范爽;司秀丽;魏国柱;;一种求解一维量子体系本征态的方法[J];东北大学学报(自然科学版);2011年08期
8 单磊,王亚芳,沙荣钧,孙大坤,唐玉立,陈年林,徐小农,金新;超导电性制冷唯象理论[J];低温物理学报;1998年03期
9 王永昌;赵延瑞;朱键;黄丽清;;金属表面等离体子振荡[J];大学物理;2005年11期
10 曹天德;王颖;;哈密顿算符的对角化与能量本征值问题的代数解法[J];大学物理;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 苏锐;陈家胜;郭英杰;何捷;;体心四方二氧化钛的电子结构和光学性质计算[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 燕保荣;电磁波与低维固体表面等离体子相互作用的研究[D];华中科技大学;2010年
2 于晓慧;金属掺杂TiO_2和ZnO的第一性原理研究[D];江苏大学;2010年
3 常旭;低维碳纳米材料和冰纳米管的结构与物性的数值模拟研究[D];南京大学;2010年
4 李勇;低品位氧化铅锌矿硫化—浮选工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2009年
5 段德芳;高压下卤族单质及其化合物的第一性原理研究[D];吉林大学;2011年
6 曾奇军;克尔非线性黑体辐射定律的修正[D];华中科技大学;2011年
7 李能;多铁及半导体光催化材料光电磁性质研究[D];华中科技大学;2011年
8 张轶群;纳米线结构的热电特性研究[D];南京大学;2011年
9 周本胡;石墨烯及其纳米带电磁输运性质研究[D];湖南师范大学;2011年
10 邓超生;一维无序系统中的长程关联作用机理及无序耦合微球谐振腔链的光学特性研究[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王清高;H_2O和CeO_2基材料相互作用的第一性原理研究[D];河南师范大学;2010年
2 王璐;自洽平均场理论在一维亚铁磁链中的应用[D];杭州师范大学;2010年
3 王玉梅;铁磁/有机半导体/铁磁结构中自旋注入输运性质的理论研究[D];山东师范大学;2011年
4 路广霞;氢相关缺陷和金属掺杂对LiNH_2储氢材料释氢影响机理研究[D];沈阳师范大学;2011年
5 杨婷婷;BCS-BEC渡越理论在高密度费米物质态的超流性研究方面的应用[D];浙江大学;2011年
6 张云庚;第一性原理研究Ce掺杂ZnO、Ce/N共掺杂TiO_2及透明导电氧化物In_4Sn_3O_(12)和In_4Ge_3O_(12)的电子结构和光学性质[D];河南大学;2011年
7 张暐;高压下双氧水性质的第一性原理研究[D];吉林大学;2011年
8 兰剑;晶胞尺寸对密立根布居和硬度计算的影响[D];吉林大学;2011年
9 米铄;纳米结构中的RKKY磁相互作用[D];吉林大学;2011年
10 尚冬冬;半导体单量子阱中等离激元性质的研究[D];北京交通大学;2011年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚建明;杨翀;;AB效应对自旋多端输运的影响[J];物理学报;2009年05期
2 黄睿;吴绍全;闫从华;;旁耦合于介观环与铁磁电极量子点系统中的自旋极化输运[J];计算物理;2011年01期
3 葛森权;熊永建;;侧向耦合量子点的量子线的自旋输运[J];宁波大学学报(理工版);2008年04期
4 熊锦;郑一聪;曾贵华;;基于微腔中自生长量子点的量子光信息存储[J];上海大学学报(自然科学版);2007年06期
5 ;海外之窗[J];河南科技;2001年07期
6 蔡惟泉;量子点使单个光子定位[J];激光与光电子学进展;2001年08期
7 李朝霞,李作宏;单量子点体系极化电子的输运[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2004年02期
8 张胜坤,蒋最敏,王迅;自组织生长锗量子点的库仑荷电效应[J];物理;1998年11期
9 ;发光材料、荧光材料[J];中国光学与应用光学文摘;2003年03期
10 冯金福;正常金属-量子点-超导系统的共振隧穿[J];常熟高专学报;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张黎黎;张灿邦;张宏伟;周凌云;;核/壳量子点与生物分子偶联机制及其荧光特征的量子力学分析[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
2 陈立波;L.J.Sham;EdoWaks;顾永建;;光控耦合双量子点之间的超快相位门[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
3 李勇;谢志雄;;一种基于酵母细胞的硒化镉量子点的绿色合成方法[A];2010年第四届全国微生物遗传学学术研讨会论文摘要集[C];2010年
4 杨坤;张春阳;;基于量子点与荧光微球双色并发机制的单分子检测研究[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年
5 张立明;张智军;;石墨烯量子点的合成及光谱特性研究[A];第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2011年
6 朱守俊;张俊虎;刘学;唐诗佳;李波;杨柏;;石墨烯量子点的制备及其在生物成像领域的应用[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
7 张黎黎;张灿邦;张宏伟;周凌云;;激光与量子点和生物分子偶联结构的极化子或激子的相互作用机制的量子力学分析[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 王迅;;半导体量子点的库仑荷电效应[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
9 董玥;尚欣;郝先;朱永春;王宏达;;量子点与Hela的相互作用[A];第一届全国生物物理化学会议暨生物物理化学发展战略研讨会论文摘要集[C];2010年
10 苑光辉;明海;王沛;;近场激发下的量子点共振能量转移研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘霞;科学实验发现:量子点不是点[N];科技日报;2010年
2 记者 刘霞;量子点与经典数据流可在光纤内同行[N];科技日报;2011年
3 张巍巍;单个电子可如“乒乓球”般在量子点间往返[N];科技日报;2011年
4 刘霞;量子点全光开关有望让光互联取代电子互联[N];科技日报;2011年
5 冯卫东;美研究可高效阻断蛋白生成的量子点技术[N];科技日报;2008年
6 冯卫东;美公司推出高性能量子点感光元件[N];科技日报;2010年
7 刘牧洋;我国量子点研究获新突破[N];光明日报;2003年
8 王全楚;“量子点”荧光标记初露端倪[N];健康报;2005年
9 记者马艳红;中科院化学所成功制备量子点荧光微球[N];中国医药报;2005年
10 记者  毛黎;美利用量子点提高光电转换率[N];科技日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 尹海涛;自旋轨道耦合对量子点体系输运性质的影响[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 王瑞;简单介观体系中的量子输运[D];山西大学;2007年
3 王科范;Si表面Ge量子点的MBE外延生长及其结构表征[D];中国科学技术大学;2006年
4 董乔梅;食管癌相关分子功能和纳米材料量子点新特性研究[D];北京协和医学院;2011年
5 苗雁鸣;几种纳米体系的制备表征和生物应用[D];中国科学院研究生院(物理研究所);2006年
6 杨景海;Ⅲ-V族化合物半导体材料GaN外延膜和InAs量子点的制备及光学特性研究[D];吉林大学;2006年
7 王会堂;胰岛素受体亲合短肽的筛选、合成及量子点荧光标记的研究[D];东北师范大学;2005年
8 吕威;低维半导体材料(InGaN量子阱、InAs量子点)显微结构与光学性能关系研究[D];吉林大学;2005年
9 房铁峰;介观Kondo输运[D];兰州大学;2007年
10 陈刚;微腔中多体系统的新奇量子相变及其调控[D];山西大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任娟;合成水溶性量子点及其作为离子探针[D];兰州大学;2009年
2 左超;水溶性量子点和磁性纳米粒子的制备[D];武汉大学;2004年
3 鞠文明;声子腔中半导体双量子点量子比特的动力学[D];上海交通大学;2010年
4 龙宇;电子—声子相互作用对量子环输运性质的影响[D];河北师范大学;2010年
5 张冬;压力下应变GaN/Al_xGa_(1-x)N柱形量子点中杂质态结合能[D];内蒙古大学;2010年
6 万异;水相合成量子点用于生物分子检测的研究[D];吉林大学;2004年
7 陈泽冠;CdSe/CdS量子点薄膜的制备及其光电性能[D];苏州大学;2010年
8 刘俊余;新型水溶性CdTe量子点荧光探针的制备及其在肿瘤多药耐药研究中的应用[D];东北师范大学;2010年
9 常加峰;量子点与量子位构造[D];扬州大学;2003年
10 陈言午;GeSi量子点PL谱的研究[D];复旦大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026