一维多量子点阵列的电子输运

利用非平衡格林函数方法,研究了无库仑相互作用的一维复式量子点阵列的电子输运性质,得到了隧穿电流的一般解析武,讨论了量子点参数对共振隧穿电流的影响.     

与非共线铁磁引线耦合的双量子点环中电子的输运

用非平衡格林函数理论研究与两个铁磁引线连接的平行连耦合双量子点系统中电子输运性质。两个铁磁引线的磁矩相互成任意角度,即磁矩是非共线性的。通过调节磁矩间的角度,可以控制不同自旋方向电子的输运性质,从而能充分操作通过整个系统的电流和隧穿磁阻。两个铁磁弓I线磁矩间的相对角度对量子点中不同自旋电子的占据数有显著的影响,是决定电流和隧穿磁阻性质的内在机制。量子点间的耦合强度、量子点与引线的耦合强度等也会对系统的电流有明显的作用,从而提供了丰富的电流操控手段。本文研究的系统可以用作自旋阀,在自旋电子学器件中有实际的应用价值。     

微波场下自旋偏压驱动的量子点输运特性

采用非平衡态格林函数方法,研究了外磁场、微波场对自旋偏压驱动量子点输运特性的影响.数值结果表明:外磁场破坏量子点能级的自旋简并,相应自旋流的共振峰劈裂,电荷流不为零,不能获得纯自旋流;微波场作用下,量子点会有更多的隧穿通道,产生了许多的边带峰,特别是强微波场作用下多光子过程起了重要作用.     

介观二能级体系的量子输运特性研究

利用电子数分辨的量子主方程,推导了介观输运体系中的电流和散粒噪声计算方法,研究了二能级体系的量子输运特性。在非对称隧穿耦合强度下,电流输运出现了快慢通道的输运机制,导致了动态库伦阻塞,以及新颖的负微分电导现象和超泊松散粒噪声。这些研究结果对量子器件的实现、优化和控制具有一定的实际意义。     

纳米晶硅薄膜的量子尺寸效应研究

最近的一些研究指出，纳米晶硅薄膜具有量子点（ＱｕａｎｔｕｍＤｏｔ－Ｑ．Ｄ）特征。本文依据一些典型的理论模型，具体计算了纳米晶硅量子点（ｎｃ－Ｓｉ：ＨＱ．Ｄ）的量子化能级、激子的能量移动以及体系的库仑能量随纳米硅晶粒尺寸的变化，并结合我们自己，初步分析并讨论了这些能量参数对纳米晶硅量子点的共振隧穿、光致发光（ＰＬ）和库仑阻塞的影响。     

温度对电荷耦合器件的隧穿电阻和隧穿几率的影响

单电子输运器件在集成单电子电路、电学计量和量子信息处理等方面有着广泛的应用前景.金属单电子输运器件具有固定的隧道结,而半导体单电子输运器件则具有可调的隧道结.基于隧穿电阻和隧穿几率的唯象计算公式,详细研究了温度对硅基电荷耦合器件的隧道结的隧穿电阻和隧穿几率的影响,同时讨论了温度和门电压与库仑阻塞条件之间的关系.     

边耦合量子点系统的全计数统计研究

基于有效粒子数分辨的量子主方程,研究了边耦合双量子点系统中电子的全计数统计.当点间隧穿耦合强度与量子点电极耦合强度的比值小于某一数值(约为1/3)时,可以观察到超泊松噪声,并且超泊松散粒噪声可以用快慢输运通道解释.此外,系统量子相干性对电子全计数统计的影响只有在点间隧穿耦合强度相对于量子点电极耦合强度较弱时起主要作用.     

玻璃中量子点之间电子的共振隧穿

在建立玻璃中阻容耦合双量子点模型的基础上,通过分析双量子点的静电能和化学势,讨论了化学势随外加偏压的变化和共振隧穿现象.随外加偏压的增大,当双量子点2个能级的化学势相等时发生共振隧穿现象,在I-V特性曲线上呈现电流峰.玻璃中不同间距的量子点用不同大小的耦合电容来表示.随着玻璃中2个量子点之间耦合电容的增大,2个量子点发生共振隧穿所需要的外加偏压随之增大.     

一维量子点链中的共振隧穿带结构

利用传输矩阵方法,对电子在两个量子点和多个量子点组成的一维链中的共振隧穿现象进行了研究.结果表明:两个量子点时,有共振隧穿发生;增加量子点的个数,共振峰会发生劈裂,且峰的个数与量子点数目相等.该结论与超晶格结构中电子共振劈裂理论一致.进一步增加量子点的个数时,共振能量在2个量子点的共振能级附近进行展宽并形成一个准连续的带状结构.     

平行双量子点系统的磁输运性质研究

从理论上研究了平行双量子点系统的磁输运性质.基于广义主方程方法,计算了通过此系统的电流、微分电导和隧穿磁阻,计算结果表明:电子自旋关联效应可以促发一个很大的隧穿磁阻,而电子库伦关联效应可以导致负隧穿磁阻和负微分电导的出现,对相关的基本物理问题进行了讨论.     

纳米硅薄膜中量子点的库仑阻塞效应

用纳米硅薄膜制成了共振隧穿量子点二极管，在77K温度下对其I－V特性进行了测量，得到了具有共振隧穿特征的实验结果。对实验结果分析表明，纳米尺寸晶粒构成的量子点具有库仑阻塞效应。     

纳米硅薄膜中量子点的仓阻塞效应

用纳米硅薄膜制成了共振隧穿量子点二极管，在７７Ｋ温度下对其Ｉ－Ｖ特性进行了测量，得到了具有共振隧穿特征的实验结果。对实验结果分析表明，纳米尺寸晶粒构成的量子点具有库仓阻塞效应．     

Ⅲ族氮化物量子点中类氢施主杂质位置对束缚激子结合能的影响

在有效质量近似下，运用变分方法，考虑内建电场效应和量子点（QD）的三维约束效应的情况下，研究了类氢施主杂质在量子点中的位置对Ⅲ族氮化物量子点中束缚激子结合能的影响。结果表明：当类氢施主杂质位于量子点中心时，对于InxGa1-xN／GaN量子点，量子点高度和In含量存在临界值，当参数大于临界值时，约束在QD中束缚激子的结合能升高，激子态的稳定性增强，提高了激子的离解温度，使人们能在较高的温度条件下观察到半导体量子点吸收谱中的激子峰。而类氢施主杂质总是使束缚在GaN／AlxGa1-xN量子点中激子的结合能升高，载流子被更强的约束在量子点中。说明对GaN／AlxGa1-xN量子点，杂质使人们能在更高温度下观察到量子点中的激子。类氢施主杂质位于量子点上界面时，束缚激子的结合能最大，系统最稳定；随着施主杂质下移，激子结合能减小，激子的离解温度下降。     

点内库仑相互作用对三量子点系统输运性质的影响

本文利用非平衡格林函数运动方程方法,研究了与两个电极耦合在一起的三耦合量子点系统中,点内部的库仑关联或阻塞与点间的耦合强度对体系输运性质,即对系统微分电导和系统态密度的影响.通过理论计算发现,由于量子点上的局域态密度的不同从而导致系统微分电导或隧穿性质的不同,会开启新的Kondo输运通道,也会增强一些原有的输运通道.     

PbS对电极的制备及其对量子点敏化太阳能电池光电性能的影响

采用电化学沉积法在ITO透明导电玻璃上制备PbS纳米晶薄膜,研究其对量子点敏化太阳能电池光电性能的影响.研究发现,该PbS纳米晶薄膜由粒径约几十纳米到几百纳米的颗粒堆积而成,形成了较疏松的薄膜结构.X线衍射分析表明,该PbS为立方相结构.采用PbS薄膜作为对电极,CdSe量子点敏化TiO2纳米晶薄膜为光阳极组装电化学电池,电池的效率由Pt对电极的0.045%增大到0.098%,表明PbS对电极的电催化活性优于Pt对电极.     

III族氮化物量子点中类氢施主杂质位置对束缚激子结合能的影响

在有效质量近似下,运用变分方法,考虑内建电场效应和量子点(QD)的三维约束效应的情况下,研究了类氢施主杂质在量子点中的位置对III族氮化物量子点中束缚激子结合能的影响。结果表明:当类氢施主杂质位于量子点中心时,对于InxGa1-xN/GaN量子点,量子点高度和In含量存在临界值,当参数大于临界值时,约束在QD中束缚激子的结合能升高,激子态的稳定性增强,提高了激子的离解温度,使人们能在较高的温度条件下观察到半导体量子点吸收谱中的激子峰。而类氢施主杂质总是使束缚在GaN/A lxGa1-xN量子点中激子的结合能升高,载流子被更强的约束在量子点中。说明对GaN/A lxGa1-xN量子点,杂质使人们能在更高温度下观察到量子点中的激子。类氢施主杂质位于量子点上界面时,束缚激子的结合能最大,系统最稳定;随着施主杂质下移,激子结合能减小,激子的离解温度下降。     

输运层对双层器件电致发光效率的影响

建立了双层器件载流子输运与复合发光的多势垒的理论模型,用以描述高场下载流子输运与复合发光的机理,并详细讨论了输运层势垒及外加电压对器件复合效率的影响.结果表明:双层器件的发光是载流子隧穿内界面后在两有机层(输运层)中的复合发光,输运层的势垒宽度和高度对器件发光效率的影响很大,且阴极区(阳极区)的势垒宽度双势垒高度对其影响更大;同时也可看到电场对复合区域具有调制作用.     

InGaN/GaN耦合量子阱结构光电性质改善的物理机制

利用数值模拟方法，研究InGaN/GaN耦合量子阱结构光电性质相对传统量子阱结构光电性质改善的物理机制。模拟结果显示，与InGaN/GaN传统量子阱相比，耦合量子阱结构的电压 电流特性得到有效改善，获得较高发光强度和光输出功率。其光电性质改善的主要机制是:InGaN/GaN耦合量子阱结构能够减小电场强度、势垒高度和厚度，从而加强阱中载流子隧穿效应，改善有源区载流子分布均匀性，同时，阱层中电子 空穴波函数重叠率也得到提高。     

金属量子结构中的半导体输运性质及其调控

随着后摩尔时代的推进,以硅为基础的半导体器件正接近其性能极限.除了不断引入新的器件结构外,设计具有半导体特性的金属量子结构为微电子器件的性能提升提供了全新的解决方案;而打开金属带隙,使其具有栅极可调半导体输运,是实现其应用的关键.以此为目的,自20世纪末以来,多种金属量子结构便逐步被设计与开发,其输运特性的有效调控也被学术界广泛研究.本文回顾了零维量子点、一维纳米线/纳米管、二维材料/人工二维晶格/超导薄膜等不同维度金属量子结构的研究进展;针对这些结构体系,介绍了其各自的能隙调控思想,总结分析了可控输运特性的实现方法与内在机制,对比展示了材料结构的电学性能及应用前景.基于目前报道的研究结果,提出了未来预期的研究方向:开发金属量子结构中输运与自旋关联特性,设计同时传输电荷与自旋信息,且具有栅极可调输运带隙的全金属沟道材料、结构与器件.     

双量子点与Majorana费米子级联结构中的散粒噪声

考虑两个量子点分别与拓扑超导纳米线两端的Majorana费米子串联耦合,利用粒子数表象下的量子主方程,研究其中电子的输运特性.存在Majorana费米子时,稳态电流差随着隧穿率的增大呈非对称分布,电子散粒噪声谱相干振荡,且零频噪声明显增强.当系统耦合强度变化时,散粒噪声进一步揭示了Majorana费米子对体系电荷输运的影响.因此,电流差结合电子散粒噪声可以表征量子点与拓扑超导体混合结构中是否存在Majorana费米子.