《異質結及量子點體系中的量子噪聲研究》是依託清華大學，由郭永擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：異質結及量子點體系中的量子噪聲研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：郭永
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
噪聲是量子系統的內在性質,蘊涵著豐富的信息。噪聲主要有熱噪聲和散粒噪聲，其中散粒噪聲是與載流子電荷離散性有關的一種非平衡態噪聲,用途最廣。散粒噪聲提供了很多關於系統的信息,是表征和探測量子體系性質的重要手段之一。本項目重點研究量子點/耦合量子點、多種不同材料構成的異質結中的噪聲性質，發展散粒噪聲理論及計算方法;通過對噪聲的研究，揭示一些通過對電導的研究無法揭示的量子體系中的新效應及性質,解釋一些實驗發現的新現象,通過計算設計新穎的低維量子結構和器件。
結題摘要
散粒噪聲是與載流子電荷離散性有關的一種非平衡態噪聲，是表征和探測量子體系性質的重要手段之一。項目研究了異質結、量子點等低維量子結構中的散粒噪聲及自旋輸運,設計了性能優異的量子結構,發現了一些新效應,發展了理論和數值計算方法,為實際套用提供了物理模型。 研究了嵌入非磁壘的稀磁半導體異質結的散粒噪聲,發現散粒噪聲敏感依賴自旋指向、稀磁層和非磁層的厚度;發現稀磁層和非磁層扮演迥異的角色,通過調節非磁層的厚度及電勢強度可調控結構的輸運性質;發現通過調節光場的強度和頻率實現對散粒噪聲的操控。指出散粒噪聲可以作為異質結構、材料類型及尺寸靈敏的探針。 提出兩種性能優異的自旋過濾結構：Mn基周期稀磁半導體/半導體超晶格及周期稀磁半導體/非磁壘超晶格,發現二者均能在寬入射能區獲得100%自旋過濾,且過濾帶的寬度和位置可由外場和超晶格寬度有效調控。優異的自旋過濾性質起源於依賴於自旋的巨塞曼效應。 研究了石墨烯和二維電子氣非絕熱量子泵浦散粒噪聲,發現當其中一個 Floquet 狀態縱向波矢和靜態勢阱中準束縛態縱向波矢一致時,泵浦電流為零,但微分散粒噪聲譜出現尖銳的 Fano 共振峰,指出散粒噪聲可重現石墨烯量子阱束縛態的複雜色散特徵。研究了三種不同硼納米結中的散粒噪聲,指出散粒噪聲可揭示結構、尺寸和耦合強度等信息。 研究了量子點和Majorana束縛態耦合體系的散粒噪聲,發現電流噪聲的超泊松分布及Majorana的弛豫則傾向解除動力學庫侖阻塞且抑制散粒噪聲。提出利用散粒噪聲來測量Majorana束縛態的弛豫時間和能量劈裂的方法。提出利用Majorana邊界態在空間上分離的單電子自旋比特(基於量子點中的自旋態)中產生非局域糾纏,發現在輸運情形下,電流間的交叉關聯很好地反映出糾纏度。 系統研究了量子點的自旋熱電輸運及太赫茲光輔助隧穿。設計了嵌入磁雜質量子點的AB環系統,發現磁性雜質與量子點內電子的交換作用使系統獲得顯著的自旋輸出功;設計了AB環上嵌入雙量子點系統並發現可獲得較大的自旋熱電優值;設計了四連線埠量子點環系統,並發現自旋Nernst效應;提出用熱壓和含時振盪磁場在量子點中產生純自旋流的方法;提出一種依靠熱壓將熱量從局域聲子庫導入量子點的制冷機。研究了InAs量子點中的太赫茲光輔助隧穿,解釋了實驗發現的庫侖阻塞振盪與p能級的光誘導激發態回響,發現新的p能級相關的光輔助隧穿峰。
