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串联耦合双量子点中有效自旋轨道耦合场依赖的电流有限频率噪声谱

刘旭萍  
【摘要】:在单分子器件中,电流的有限频率噪声谱可以提供平均电流和微分电导无法提供的与系统内部能级结构相关的电子输运时间尺度和其内部动力学的信息,因而,有限频率噪声谱已成为表征电子输运特性的重要方法。另外,量子点体系因其相关参数在实验上的可调性,目前已成为实现自旋电子学的候选量子体系,其中,基于自旋轨道耦合效应操控和探测其电子自旋自由度是人们极为关注和感兴趣的一个研究领域。因而,耦合量子点体系的自旋轨道耦合效应依赖的电子输运特性成为凝聚态物理的重要课题之一。目前,耦合量子点系统的电子输运研究主要集中在自旋轨道耦合和自旋翻转过程对其平均电流和零频散粒噪声的影响。虽然在单量子中自旋翻转过程的强度大小对其有限频率噪声谱已被研究,但是,耦合量子点体系的有限频率噪声谱对其内部能级结构和源极漏极自旋极化率的依赖关系尚未被揭示。特别是,在耦合量子点体系中,如何基于有限频率噪声谱提取其自旋轨道耦合参数的大小依然是一个开放课题。在本文中,基于粒子数分辨的量子主方程,研究了自旋轨道耦合参数的大小、外加磁场的大小、能级失谐量、源极漏极的自旋极化率等对串联耦合双量子点系统有限频率噪声谱的影响,并讨论基于有限频率噪声谱定量提取其自旋轨道耦合参数的可行性。研究发现串联耦合双量子点体系的有限频率噪声谱展示了一个明显的谷,并且谷的位置仅依赖于耦合量子点体系两个单占据本征态之间的能量本征值之差。尤其是,源极漏极的自旋极化率仅影响有限频率噪声谱的谷宽度,并不影响其谷的位置。因此,此特性可以用来定量获取耦合量子点体系单占据本征态的能量本征值之差和自旋轨道耦合强度的大小。上述关于有限频率噪声谱的相关特性对于理解耦合量子点体系的内部动力学性质非常有用。


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