《介觀體系動力學輸運中的量子化現象》是依託北京理工大學，由邢燕霞擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：介觀體系動力學輸運中的量子化現象
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：邢燕霞
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低維受限介觀體系的動力學輸運是凝聚態物理的研究熱點之一。最近幾年，在實驗上對低維系統動力學輸運的探測取得重大突破，發現了動力學輸運中新的量子化現象：動力學弛豫電阻半整數量子化和交流周期內的電流量子化現象。這不同於直流輸運中的電導量子化，完全是介觀體系在動力學範疇下的內稟屬性。因此，本項目將針對動力學輸運中的量子化現象展開以下研究：（1）研究低維受限體系，包括理想量子點，大分子體系等，在動力學輸運過程中的量子化現象。（2）研究真實系統中的各種非理想因素，比如環境，雜質，退相干等因素對量子化現象的影響，以達到精確控制量子化的目的。（3）在此基礎上，設計一些可行的納米電子器件，比如單電子發射器，單自旋發射器，自旋極化電子器件等，並結合實驗數據，探索這些設計的可行性。該研究有助於我們更加深入全面地了解動力學輸運的規律和特點，不僅具有基礎科學的研究價值，還直接指導未來新型納米器件的發展。
結題摘要
交流輸運近年來在實驗上取得了長足進展，實驗上先後觀測到動力學弛豫電阻的半整數量子化現象和交流周期內的電流量子化現象，與之形成對比的是，交流輸運的理論發展卻不盡如人意，理論的發展已無法滿足實驗的需求。這主要是因為在交流輸運計算過程中，所有費米面以下的輸運模式全部參與輸運過程，原先在直流輸運中只考慮費米面附近的輸運模式的情況已遠不能滿足交流輸運的需要。基於這些實驗及理論背景，本項目重點研究了交流輸運中的一些理論問題並用來設計一些輸運器件。這些理論問題包括推導嚴格的交流輸運的電流電導公式，以及如何把這些嚴格的公式進行合理的簡化使之能夠用於真實的模型計算，比如TB模型或第一性原理計算的分子模型。 取得了以下幾個成果： （1）結合非平衡格林函式和時間相關的密度泛函理論，用第一性原理計算的方法研究分子體系的開關動力學。通過引入格林函式代替波函式，並採用快速傅立葉變換方法，使得cpu的耗時從N的三次方降到N平方×log以2為底N的平方。（2）進一步，採用能量無關的吸收勢來代替能量相關的自能，使得非寬頻近似交流輸運計算中的積分從三重降為二重，這從根本上解決了交流輸運的計算量巨大的問題。（3）基於前面的理論研究，以二維拓撲絕緣體材料為基礎，利用它的自旋邊緣態，結合高頻動力學輸運，構造了一個單自旋發射裝置，該裝置可以單個地不間斷地發射純的自旋，並在連通外接導線的情況下形成自旋迴路。此外，還以二維拓撲絕緣體異質材料為基礎，研究工字形異質結中的量子化的非局域電阻，為實驗上判定手性邊緣態找到了一個直接判據。（4）還計算了磁場作用下的交流參數泵電流，並發現了泵電流在參數空間的新的對稱關係。
