量子点环的电子输运研究

利用非平衡格林函数方法，研究了量子点环的相干输运性质. 结果表明：与一维量子点阵列 相比，量子点环中的电子出现更多新的准束缚能级. 量子点间耦合的增强会使微分电导振荡 出现退相干现象. 关键词： 量子点 电导     

量子点环嵌入Aharonov-Bohm干涉器中电子的退耦合态及反共振现象

采用Anderson模型哈密顿量和非平衡态格林函数方法对量子点环以不同构型嵌入A-B干涉器中电子输运的退耦合态及反共振现象进行了理论研究. 结果表明,量子点环A-B干涉器的结构对称性以及穿过A-B干涉器的磁通量是诱发退耦合现象的两种物理机理. 耦合量子点结构的对称性越高,体系在相干电子输运过程中表现出来的退耦合及反共振现象越明显. 而且在具有高度对称性的耦合量子点结构中,通过磁场调节体系的结构参数可以分别使第奇数或第偶数分子本征态从电极上退耦合,从而使电子输运电导表现出奇偶对等振荡现象. 这为设计纳米电子开关器件提供了一个新的物理模型. 关键词： 量子点环 A-B干涉器 退耦合 反共振     

室温下CdSe胶体量子点超快自旋动力学

利用时间分辨法拉第旋转光谱技术研究了室温下CdSe胶体量子点的自旋相干特性.获得了不同磁场下的自旋退相干时间,并分析了自旋退相干的物理机理.零磁场时量子点激子自旋退相干时间为102 ps,主要受电子与核自旋之间的超精细相互作用所影响.当外加横向磁场强度为250 mT时,激子自旋退相干时间为294 ps;增大磁场强度,自旋退相干时间逐渐减小.在较强磁场环境中(≥250mT),量子点激子自旋动力学由非均匀退相干机制所主导.     

非对称自旋-轨道耦合系统的多体量子相干含时演化

本文以具有非对称性自旋相互作用的三体自旋系统为研究对象,重点研究了三体量子相干含时演化规律.采用精确量子对角化和基于量子主方程的数值模拟方法,讨论了三体量子系统中多种量子相干组分及其退相干.研究发现,量子相干组分的含时演化与整个系统的初态量子特性紧密相关.当初态为可分离纯态时,在较短时间内,非对称相互作用有利于增加多体量子相干度.这些量子相干度因受噪声影响而逐渐衰减.当初态为类Werner态时,量子相干度的分布满足加和性,即三体量子相干度等于所有两体量子相干度之和.自旋之间非对称相互作用和环境噪声都会引起三体量子相干度大于所有两体量子相干度之和.这些结论有助于多体量子资源的制备.     

基于量子点接触的开放双量子点系统电子转移特性

基于量子点接触探测器(QPC)理论上研究了双量子点(DQD)系统在耗散环境和纯退相环境影响下的电子转移特性.结果表明,耗散环境中探测器导致的退相干会增大平均电流和Fano factor随时间演化的值,并观察到量子芝诺效应的存在.在对称的DQD情况下,弛豫减小了平均电流随时间演化的震荡振幅.在非对称的DQD情况下,弛豫降低了Fano factor随时间演化的峰值.纯退相环境中测量会阻碍共隧穿过程中不同电流通道之间的转换,导致Fano factor的极高值.在对称的DQD情况下,增大纯退相速率会提高Fano factor.在非对称的DQD情况下,动力学随时间的演化对纯退相环境不敏感.另外,还发现探测器内n个电子的转移几率只受QPC与DQD耦合的影响.我们的结论可以为实验工作者研究电子输运特性提供理论参考.     

LA声子对激子qubit纯退相干的影响

在一个抛物量子点中,以激子的真空态和基态作为量子比特(qubit),采用求密度矩阵元的方法,计算了由形变势下声学声子引发的激子量子比特纯退相干.找到了激子量子比特纯退相干因子对时间、温度和量子点受限长度的依赖关系.研究发现,激子量子比特的退相干因子在2.5ps的时间范围内随时间的增加而迅速增加,其纯退相干时间在ps量级;在温度即使为绝对温度0K时由LA声子引发的退相干依然存在,在温度大于3K后退相干因子随温度的增大而开始迅速增大;并同时发现量子点受限长度对退相干因子有重要影响,激子越受限退相干越快.研究结果表明,对激子量子比特使用适当大小量子点,且保持环境低温,并采用低能超快光学操作可以有效地抑制声子对激子量子比特纯退相干的影响. 关键词： 量子点 量子信息 量子比特     

电声子相互作用对量子点分子中单电子隧穿的影响

研究了双量子点系统中的电子隧穿动力学过程，在考虑电子与声子相互作用的情况下用基于 正则变换的微扰方法解析地得到了电子动态隧穿电流的表达式. 并且详细分析电子与声子耦 合引起的退相干问题，在此基础上指出了可能的退耦机理. 关键词： 电声子相互作用 双量子点 隧穿     

量子点腔非谐振耦合系统纯退相干的特性及应用

采用非相干泵浦、受激辐射和纯退相干的量子主方程研究了量子点腔耦合系统,得出腔与量子点发射光谱解析解.理论分析显示,在非谐振耦合系统中纯退相干能使腔发射谱产生明显的移位效应,从而可以解释"非谐振耦合腔有效发射"效应.为了进一步研究纯退相干在量子点腔耦合系统上的应用,引入了系统有效耦合率和单光子源效率,并通过比较有效耦合率...     

双电子平面量子点基态能量的计算

由于库仑作用,目前的研究还得不到双电子平面量子点基态波函数和基态能量的精确解析解.分别利用微扰法、精确对角化方法和变分法,计算双电子平面量子点的基态能量,与早期的无约束哈特利-福克研究结果比较,发现三参量的变分波函数是基态的极好表征.且能对多电子平面量子点的基态描述提供参考.     

碳化硅缺陷有望成为器件友好的量子比特——广泛使用的商品级半导体晶片可在室温下进行相干操控

任何量子计算方案的中心元素都是量子比特，这是一种类似于自旋为1／2的电子的双态体系．在计算过程中，量子比特的状态经历着各种变化；计算一旦完成，需要确定量子比特是“朝上”还是“向下”的．不幸的是，量子比特也要与环境相互作用，这会使其量子态遭受破坏，或者退相干．任何有用的量子比特，在进行一系列有价值的量子操作时，都必须抵抗退相干．     

四端双量子点系统中的自旋和电荷能斯特效应

基于非平衡态格林函数方法,理论研究了与四个电极耦合的双量子点系统中的自旋和电荷能斯特效应,考虑了不同电极的磁动量结构和量子点内以及量子点间电子的库仑相互作用对热电效应的影响.结果表明铁磁端口中的磁化方向能够有效地调节能斯特效应:当电极1和电极3中的磁化方向反平行排列时,通过施加横向的温度梯度,系统中将会出现纯的自旋能斯特效应;当电极4从普通金属端口转变为铁磁金属端口时,将同时观测到电荷和自旋能斯特效应.研究发现,能斯特效应对于铁磁电极极化强度的依赖程度较弱,但对库仑排斥作用十分敏感.在量子点内和点间库仑排斥作用的影响下,自旋及电荷能斯特系数有望提高两个数量级.     

半导体量子电子和光电子器件

本文阐述了半导体异质结构电子的量子特性 ,如电子波输运、库仑阻塞效应等。介绍了几种新颖、典型的量子电子器件和量子光电子器件的物理模型和基本原理。这些器件包括了单电子晶体管、共振隧穿二极管、高电子迁移率晶体管、δ掺杂场效应晶体管、量子点元胞自动机、量子阱红外探测器、埋沟异质结半导体激光器、量子级联激光器等。给出了作者在半导体量子器件物理方面的最新研究结果。     

参杂GaAs量子点的电子结构

用有效质量近似和少体物理方法计算了在抛物势中,参杂（一个带正电荷）GaAs量子点中有7个极化电子时的本征能量和本征波函数,并从本征波函数中提取的一体、二体密度函数方法得到了电子结构的直观图像,用对称性对量子点中库仑相互作用能和电子结构进行了分析。     

量子点腔系统中抽运诱导受激辐射与非谐振腔量子电动力学特性的研究

从量子点和腔相互作用的哈密顿量出发,利用包括非相干抽运,退相干项主方程,并结合量子回归定理,考虑相关初始条件,理论推导和数值计算相结合得出量子点多光子发射光谱精确数值结果.分析多光子发射光谱(费米子统计)和相应单光子情况(玻色子统计)时,得到依据费米子统计,退相干和热浴模型的多光子发射光谱同最近文献[22]量子点——微柱腔实验结果符合得非常好.结合理论和当前实验,显示了量子点腔系统中抽运诱导受激辐射和非谐振腔量子电动力学. 关键词： 量子点 微腔 受激辐射 发射光谱     

量子点腔非谐振耦合系统纯退相干的特性及应用

采用非相干泵浦、受激辐射和纯退相干的量子主方程研究了量子点腔耦合系统,得出腔与量子点发射光谱解析解.理论分析显示,在非谐振耦合系统中纯退相干能使腔发射谱产生明显的移位效应,从而可以解释“非谐振耦合腔有效发射”效应.为了进一步研究纯退相干在量子点腔耦合系统上的应用,引入了系统有效耦合率和单光子源效率,并通过比较有效耦合率与腔耗散定义出好腔与坏腔机制.选取两组依据实验数据作为参量,在共振与失谐时研究了纯退相干对系统有效耦合率和单光子源效率的影响.结果表明:纯退相干可提高失谐系统有效耦合率与单光子源效率,从而可能使坏腔转变为好腔|两组参量中有较大耦合效率一组在一定范围内满足好腔机制,其单光子源效率明显优于另一组.在非谐振耦合系统比较了好腔机制与坏腔机制的激光,好腔机制是实现单量子点激光的必要条件|由于非谐振耦合系统Fano因子无最大值出现,从而该系统可能无激光阈值.     

电子双势垒量子隧穿的散射矩阵方法及其数值模拟

采用散射矩阵的方法研究了电子在由两个方势垒组成的双势垒结构中的隧穿特性.将电子在双势垒中的隧穿过程分为相干输运和非相干输运两部分来研究,相干输运导致了隧穿透射系数随中间层厚度变化产生量子振荡,而非相干输运导致了振荡振幅的衰减.双势垒总的透射系数与势垒高度、入射和出射波矢的匹配性有关,数值计算的结果证实了相关结论.     

库仑势对抛物量子点量子比特消相干的影响

采用Pekar类型的变分方法,在电子与体纵光学声子强耦合的条件下,计算得出了抛物量子点中电子的基态能量和第一激发态能量及其相应的本征波函数.量子点中这样的二能级体系可以作为一个量子比特.由于声子的自发辐射,造成量子比特的消相干,讨论了消相干时间与库仑结合参数,耦合强度,受限长度,色散系数的变化关系. 关键词： 量子点 量子比特 量子信息 消相干     

多岛单电子晶体管的实现及其源漏特性分析

在淀积有纳米间隙栅电极、源电极和漏电极的衬底上生长量子点，制作出多岛结构的单电子晶体管.在77K温度下对源漏特性进行了测试，得到了库仑阻塞特性.并且成功抑制了单岛单电子晶体管中易出现的共隧穿效应，观察到较大的库仑阈值电压.对试验数据进行了分析，阐明了岛的不同结构组态产生的不同输运效果. 关键词： 单电子晶体管 量子点 库仑阻塞     

串型耦合双量子点之间库仑作用对其近藤共振的影响

从理论上研究了串型耦合双量子点之间库仑作用对其近藤共振的影响. 采用非平衡态格林函数和奴役玻色子平均场近似方法求解了系统的哈密顿量; 计算了系统电子的态密度、透射率、占居数和近藤温度随双量子点之间库仑作用能的变化, 同时也计算了电极处于极化时双量子点之间库仑作用能对系统电子态密度的影响. 结果表明,双量子点之间库仑作用能够极大地影响系统的基态物理性质. 同时还对相关的物理问题进行了讨论.     

初态与纯失相对半导体量子点V型三能级系统拉比振荡的影响

相干光学操控半导体量子点(SQDs)激子态在量子信息、量子计算中具有很重要的应用。通过对影响量子点(QDs)拉比振荡因素的分析,可获得导致量子点体系退相干的物理机制,这为全光操控半导体量子点体系提供了理论依据。线偏振脉冲激光激发自组织InGaAsQDs,运用系统粒子数主方程并结合光学布洛赫矢量推导了单脉冲激发下V型三能级系统激子动力学方程,利用此方程讨论了初始状态及纯失相对拉比振荡的影响。研究表明,可以通过改变系统初态条件和激发场的偏振角对该体系激子拉比振荡的振幅和频率进行调控,可以用纯失相强度相关衰减因子等效地分析V型三能级体系的退相干特性,从而使相关计算得到了简化。