《量子點體系中由自旋偏壓調控的電子態和電子輸運性質》是依託東北大學，由公衛江擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：量子點體系中由自旋偏壓調控的電子態和電子輸運性質
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：公衛江
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題將選擇幾種典型的耦合量子點體系，研究存在自旋偏壓條件下量子點局域迴路中存在的各種物理問題,探討由自旋偏壓調控的耦合量子點體系的電子態以及電子輸運特性，進而澄清自旋偏壓在耦合量子點體系的電子輸運過程中的角色。同時，從理論上考慮如何對耦合量子點體系中電子自旋態進行操控。 .自旋偏壓的引入必然導致耦合量子點體系出現新的物理現象。如：由於利用自旋偏壓可以調控量子點上的自旋取向，因此在此條件下量子點體系中的自旋阻塞將有新的物理圖像，並值得深入探討。.完成本課題的相關研究內容，可以比較完備地描述自旋偏壓對耦合量子點體系中的電子及其自旋性質的影響，豐富量子輸運及自旋電子學理論。另外，從理論上探討所研究的耦合量子點體系的器件套用價值，如：自旋過濾，自旋分離等，可為相關實驗工作提供理論依據。
結題摘要
本項目按照研究計畫，選擇量子點Aharonov-Bohm干涉器這一典型量子點結構，對其中由自旋偏壓驅動的自旋積累和電子輸運進行了探討，並取得了一系列研究成果。主要研究內容包括：自旋偏壓對耦合量子點體系中的電子和自旋運動情況的影響、自旋偏壓驅動的耦合量子點體系中的自旋操控以及在量子點體系中如何實現自旋偏壓強度的探測等等。在對上述問題的研究中取得了一系列成果，在國際SCI刊物上發表論文16篇，被國內外同行多次引用。取得的主要研究成果包括：（1）研究了在源電極中存有自旋偏壓的情況下雙量子點Aharonov-Bohm干涉器的電子輸運特性。發現通過調控非共振通道中電子的運動，自旋偏壓能夠有效地驅動漏極中產生明顯的電荷流和自旋流，而在共振通道的量子點內由自旋偏壓誘導的的自旋積累也很顯著。在源極和漏極間存在電壓的情況下，發現通過調節電壓可以有效地操控漏極中的電流和共振通道中量子點上的自旋積累。（2）藉助單量子點Aharonov-Bohm干涉器結構，通過在源點極和漏電極中同時引入自旋偏壓，討論了量子點結構中的自旋積累情況。發現在合適磁通量的強度下，則該體系下自旋的電子的“費米能級”將向高能方向移動；而上自旋電子的“費米能級”將向低能方向移動。在該結構中，自旋偏壓為自旋積累的實現提供了一個“費米窗”。根據這一結果，我們對多臂Aharonov-Bohm干涉器中由自旋偏壓驅動的自旋積累特性進行了詳細的研究。發現在該結構中不僅是Aharonov-Bohm效應而且是Aharonov-Bohm-Fano效應與自旋偏壓的共同調節導致了量子點中的自旋積累。接下來，在非共振通道中引入量子點，發現由於非共振通道中量子點的存在，其能級的調節也為該結構中自旋積累的調節提供了新的方式。（3）探討了自旋偏壓的測量問題。考慮一個四終端的量子點環結構，並假定兩個橫的終端中存在自旋偏壓，發現在該結構中如果引入局域的Rashba自旋軌道相互作用，自旋偏壓能夠驅動兩個縱端產生明顯的電流，並且振幅相似方向相反。通過這個結果，我們認為可以通過觀察縱端的電荷流來判斷橫向終端的自旋偏壓的性質，因此，這提供了一個電的但是實際的探測自旋偏壓的方法。此外，我們選擇一個單量子點結構，通過考慮兩電極中存在溫差，發現自旋偏壓可以導致明顯的熱整流現象。鑒於熱整流的結果，可以考慮在量子點結構中利用熱學的方法來測量自旋偏壓。
