磁調製石墨層結構中的輸運性質及能譜

《磁調製石墨層結構中的輸運性質及能譜》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：磁調製石墨層結構中的輸運性質及能譜
• 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

單層石墨是由碳原子組成的二維六角晶格,具有無能隙的圓錐形色散能帶,這種六角晶格的準粒子激發譜的特徵可以用2維相對論Dirac方程描述,從而使得這一低能的系統具有很多優異的性質，譬如，既輕便又堅固,且彈性好,微米級的相相干長度和平均自由程、高遷移率導電性等。除了重要的基礎研究意義外，石墨層和基於石墨層的納米結構被認為是未來納電子器件的基本構築單元。在未來低能耗和高電子遷移率需求極為重要的市場中,對石墨層及基於石墨層的納米結構的研究具有極其重要的意義。本項目針對納米級磁調製石墨層及其基於艱匪淋殃石墨層的納米結構中的輸運性質、磁束縛態、能譜等進行研究,與多種材料製成的異質結等納米結構中的磁調控現象及性質進行對照,揭示其中的新效應、新現象及物理機理,建立合理的物理模型,發展理論和數值計算方法,探討其潛在的套用價值,為實際套用提供理論基礎。

結題摘要

單層石墨烯具有無能隙的圓錐形色散能帶,其準粒子激發譜的特徵可以用2維相對論Dirac方程描述,這一低能系統具有很多優異的性質，譬如，既輕便又堅固,且彈性好,微米級的相相干長度和平均自由程、高遷移率導電性等。除了重要的基礎研究意義外，石墨烯和基於石墨烯的納米結構被認為是未來納電子器件的基本構築單元。 項目針對納米級磁調製石墨烯及其納米結構中的輸運性質、磁束縛態、能譜等進行了研究,揭示了其中的一些新效應及新現象,發展了理論和數值計算方法,為實際套用提供了理論依據。研究了圓形電勢局域調製石墨烯量子點體系中的低激發態朗道能級及相應的光躍遷,發現隨著局部電勢的變化,系統的束縛態可以在擴展的朗道型束縛態和量子點型的局域束縛諒婆燥態間轉化,指出發射或吸收光子的頻率可以通過圓形區域中的電勢近似線性地調節。基恥樂汗凝於二維電子氣提出了一種磁電複合調製量子點系統,發現雖然在一般情況下能量本徵值會出現相對於朗道能級的依賴於角動量的偏差, 但當 時, 複合量子點中所有具有非正角動量的基態恢復為簡併的朗道能級;當點電勢的極性不同時, 依賴於磁場的能譜呈現出非常不同的性質。 研究了周期和分形磁調製單層石墨烯體系中的電子輸運性質,表明與入射角度相關的透射率譜呈現出角度閾值和角度不對稱性。對於分形磁調製，因為分布的無序性洪邀，對應於周期磁調製結構中出現的共振區發生了分裂，從而導致共振峰的劈裂效應。 　發現電子隧穿電調製的對稱雙勢壘結構的輸運禁區中出現了線狀透射共振峰,且共振峰的個數與入射角度嚷舟判、勢壘高度和寬度密切有關;當雙勢壘結構對稱性減弱時,輸運禁區中仍會出現線狀透射共振峰,但共振強烈衰減,共振峰值減少,進一步指出線狀共振峰可能的套用。 　　針對石墨烯體系中的古斯－漢欣效應進行了研究,發現隧穿通過石墨烯雙勢壘結構的巨古斯－漢欣位移。在單勢壘的輸運禁區，電子束的古斯－漢欣位移呈現嫌屑去出尖銳的峰，且這些峰的數值很容易達到電子束縱向寬度的量級並且具有相當小的半高寬,這些性質可以被用來設計具有廣泛可調性和高能量解析度的谷或自旋電子束分離器。 　　基於周期稀磁半導體/半導體超晶格結構,提出了一種可調的自旋過濾器,發現該量子結構可以在很寬廣的能區對自旋向上或向下的電獄坑捉子進行過濾, 且自旋過濾的能區可由外磁場或超晶格結構參數進行調節。指出自旋依賴的單峰共振可以用來設計單能量的自旋過濾器。