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自旋轨道耦合串联双量子点体系的全计数统计

王敏  
【摘要】:耦合量子点体系,因其相关参数在实验上的可调性,其量子输运特性成为低维量子系统的热点研究问题之一。特别是,在耦合量子点体系中,自旋轨道耦合效应可以在无外部磁场情形下提供一种有效控制电子自旋的途径。因此,自旋轨道耦合效应对耦合量子点体系量子输运特性的影响引起人们的广泛研究兴趣。但是,如何基于电流的量子输运特性提取耦合量子点体系的自旋轨道耦合常数尚未引起人们的广泛研究。另一方面,在实验上已证实高阶电流累积矩可以提供更多平均电流和微分电导无法揭示的电子输运机制信息。因此,研究自旋轨道耦合效应对其电流高阶累积矩的依赖关系,并讨论基于电流高阶累积矩获取耦合量子点体系自旋轨道耦合参数的可行性是一个重要课题。本文中,首先介绍了具有自旋轨道耦合的串联双量子点模型,基于此模型推导了粒子数分辨的量子主方程和电子的全计数统计。其次,研究了在两个量子点能级相同和两个量子点能级不同的两种情形下,不同的自旋轨道耦合强度、量子点间耦合强度、隧穿耦合强度和自旋极化率对电子全计数统计的影响。主要研究结果如下:(1)电子从单占据态到空占据态参与输运的偏压区域内,会出现明显的超泊松噪声;(2)自旋极化率较大时,电流前三阶累积矩随外加偏压有明显的变化;(3)量子点间耦合强度t的大小与自旋轨道耦合强度?的大小相差很小时,电流前三阶累积矩随外加偏压有明显的变化;(4)当量子点的点间耦合强度t与量子点电极耦合强度?处于同一量级,且两个量子点之间的能级失谐大于其自旋轨道耦合强度数倍时,自旋轨道耦合效应对电流的散粒噪声和偏斜度有一个明显的影响;(5)与两个量子点能级相同相比,当两个量子点有能级失谐时,电流前三阶累积矩随自旋轨道耦合强度的变化有更加明显的变化;(6)由于偏斜度随自旋轨道耦合强度减小的斜率基本固定,因此在实验上可以通过测量偏斜度即可知道自旋轨道耦合强度。上述研究结果,可以为耦合量子点体系在固态量子计算中的应用提供一定的理论基础。


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