《量子自旋霍爾體系中邊緣態輸運的理論研究》是依託長沙理工大學，由程芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：量子自旋霍爾體系中邊緣態輸運的理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：程芳
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
最近兩年出現的新奇的拓撲絕緣體材料為無耗散的自旋輸運提供了物理基礎，可能構造全新的自旋電子學器件。拓撲絕緣體的邊緣態展現出奇特的金屬性質，電子的自旋和動量方向是鎖定的。本項目將採用Luttinger液體模型和非平衡格林函式方法處理一維體系中電子－電子之間關聯效應，研究考慮庫侖相互作用的量子自旋霍爾體系中邊緣態非同尋常的Dirac費米子系統存在的一些新奇的量子輸運現象，並進一步揭示外場、雜質等因素對電荷和自旋輸運特性產生的影響。本項目選取量子自旋霍爾體系中邊緣態體系輸運性質為主要研究對象，具有理論和套用上的重要意義，我們將解釋新的實驗現象，尋找調控輸運特性的方案，並為新的實驗發現或器件提供物理基礎。
結題摘要
本項目旨在研究拓撲絕緣體邊緣態輸運性質，擬開展電子間相互作用對輸運性質的影響。經過3年的研究，基本完成計畫中的研究內容，達到了預期目標。總計發表論文12篇，專著1部。並在2011年度湖南省物理學會年會做大會報告，在中國物理學會2013年秋季學術會議半導體物理分會做邀請報告。取得的成果概述如下：我們分別通過改變數子點接觸柵極上的電壓、橫向電場、周期電場勢壘、磁勢壘以及邊界形狀，增強或減弱量子自旋霍爾體系邊緣態之間的耦合，從而阻斷和導通溝道的導電行為，實現對邊緣態輸運的控制。我們採用Luttinger 液體模型和非平衡格林函式方法處理一維體系中電子間關聯效應，研究考慮庫侖相互作用對準一維量子線以及量子點體系輸運性質產生的影響。細緻考慮了不同晶面不同晶格取向上準一維量子線中電子間庫侖相互作用、Rashba自旋軌道耦合、Dresselhaus自旋軌道耦合三者共同作用相互競爭、相互耦合。通過對兩個不同晶格取向角度交流電導頻率的測量，我們能夠測得 Rashba與Dresselhaus自旋軌道耦合的相對強度，從而提供了利用交流輸運性質在準一維體系中測量自旋軌道耦合強度的方案。使用相互作用構形方法研究了自旋軌道耦合效應對含量子點體系的能譜、電子分布以及光吸收的影響。在此基礎上進一步研究庫侖相互作用在量子自旋霍爾體系中邊緣態非同尋常的Dirac 費米子系統中引起的一些新奇的量子輸運現象。本項目選取量子自旋霍爾體系中邊緣態體系輸運性質為主要研究對象，具有理論和套用上的重要意義，我們將繼續開展深入細緻的後續研究工作，尋找調控輸運特性的方案，並為新的實驗發現或器件提供物理基礎。
