基於量子點、石墨烯的納米電子力學器件輸運特性研究

《基於量子點、石墨烯的納米電子力學器件輸運特性研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由楊寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於量子點、石墨烯的納米電子力學器件輸運特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊寧
• 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所

項目摘要

研究納米體系電子輸運與力學運動耦合的問題已形成一個新的研究領域，即納米電子力學。近年來以量子點、石墨烯等納米結構為基礎的電子力學器件研究逐漸成為這一領域的熱點。本項目以量子點電子shuttle及懸掛石墨烯系統的輸運性質為主要研究對象，通過對電子shuttle在庫侖阻塞區及Kondo區輸運特性的研究，揭示電子和力學兩個子系統退相干過程在體系輸運性質中的反映，分析由電子關聯在電子-力學耦合量子系統中引起的新效應，探索納米電子力學系統中動力學局域化、時間依賴的Kondo共振等新效應的可能套用；通過闡明懸掛石墨烯中相互作用少電子態的量子行為及其在時間依戀享希簽賴的應力場下的輸運特性，探索基於石墨烯的新型納米電子力學器件方案；通過本項目的研究為基於量子點、石墨烯的納米電子力學器件在電子學、自旋電子學、量子信息及納米力學振動控制領域的套用提供理論基礎。

結題摘要

本項目以量子點shuttle及石墨烯納米結構等重要納米電子力學器件為研究對象，旨在闡明量子點電子shuttle在庫侖阻塞及近藤區的輸運特性，揭示交流外場及電子關聯對電子shuttle動力學行為的調控作用；發展針對複雜電磁場下石墨烯電子結構的計算方法，闡明非均勻（贗）磁場在石墨烯中形成量子點等納米結構的可能及其量子特性，研究庫侖雜質對石墨烯納米結構的影響。 在本項目中，我們細緻研究了交流電場驅動下，量子點shuttle器件中相互作用電子的動力學特性，發現了電子shuttle器件中由交流電場引起的動力學局域化效應，即電子shuttle中的載流子狀態長時間保持不變的現象；深入分析了力學振動自由度及電子相互作用對動力學局域化現象的影響。研究了電子 shuttle 在近藤區和庫侖阻塞區不同的輸運特性及相應的輸運機制。發現了由力學振動引起的量子點電子輸運由近藤區向庫侖阻塞區的過渡現象，分析了這種現象的產生原因及近藤峰恢復手段，給出了實驗觀測這一現象的理論建議。研究了光碟機動下耦合量煮糊蜜子點體系中電子隧穿與拉比振盪的關聯效應，為發展基於關聯動力學系統的固態量子信息方案及進一步研究催備再耦合量子點shuttle系統的關聯動力學行為打下基礎。 發展精確求解複雜電磁場下類狄拉克方程的完整理論方法，用於非均勻電磁場下石墨烯納米結構、石墨烯自旋-軌道耦合及拓撲絕緣體納米結構的研究。研究了非均勻磁場下石墨烯中形成量子點、量子環等納米結構的可能，精確計算了石墨烯磁量子點的能譜結構和波函式特徵，給出了非均勻磁場、雜質庫侖勢同時存在時石墨烯體系電子結構的特徵，闡明石墨烯磁量子點的尺寸效應規律。發展合適的理論模煉她型，研究了石墨烯體系中超臨界雜質態的量子特性，闡明“原子塌縮”這一相對論量子力學現旋臭騙祖象在石墨烯體系中的基本特性，為在懸掛石墨烯等納米電子力學器件中觀測石墨烯雜質態、尤其是超臨界雜質態的磁調製提供理論依據和理論方法。 這些研究成果的取得，為精確的研究納米電子力學體系的電子結構提供了必需的理論方法，對全面深入的理解納米電子力學器件的輸運特性及其調控手段具有基礎意義，所發現的納米電子力學體系動力學局域化效應、近藤效應的破壞現象及非均勻磁場下石墨烯中形成量子點的可能為發展基良判樂於納米電子力學系統的新型電子學及量子信息灶元戰器件提供了理論基礎。