鐵磁電極-量子點耦合系統電流發熱機理研究

《鐵磁電極-量子點耦合系統電流發熱機理研究》是依託湖南工程學院，由陳橋擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鐵磁電極-量子點耦合系統電流發熱機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳橋
• 依託單位：湖南工程學院

項目摘要

隨著新材料技術和納米技術的飛速發展，納米尺度自旋電子器件已成為世界各國所追求的新型器件。由於器件尺寸達到納米數量級，因此其功率密度也成倍增長。鐵磁電極是自旋極化輸運和自旋注入研究中的重要材料之一。因此，鐵磁電極-量子點耦合系統電流發熱機理的研究成為凝聚態物理學中一個科學問題，具有重要意義。本項目將運用非平衡格林函式理論研究鐵磁電極-量子點耦合系統的電流發熱機理。基於非平衡格林函式方法，我們可以得到包含鐵磁電極信息的電流發熱公式，從而討論如下三個問題：（1）鐵磁電極-量子點耦合系統在自由區的發熱機理；（2）鐵磁電極在庫侖區對體系電流發熱的影響；（3）鐵磁-量子點耦合系統在Kondo區的電流發熱行為。通過該項目的研究，不僅能完善當前的基礎理論，而且在自旋器件的研發方面，也能提供有價值的參考。

結題摘要

本項目運用非平衡格林函式理論系統的研究了量子點耦合體系的電流發熱行為以及Majorana費米子耦合體系的散粒噪聲行為。基於非平衡格林函式方法，給出了包含鐵磁電極、微波外場、Coulomb阻塞、Kondo效應等信息的電流發熱公式，並在此基礎上進行數值計算。由於自旋閥效應，電流發熱敏感的依賴於鐵磁電極的極化角，且在一定範圍內隨著極化角度的增大而減小。此外，鐵磁電極耦合體系的熱電效應也敏感的依賴於極化角，且ZT因子被Kondo效應抑制。微波外場的頻率大於聲子的頻率時，負微分熱效應出現，且該效應和Coulomb阻塞能密切相關。旋轉磁場引起的自旋劈裂導致了電流發熱對稱共振峰的消失，同時電流發熱隨振盪磁場強度的變化表現出衰減振盪的行為,其原因是貝塞爾函式的衰減振盪行為。在低溫下，當微波外場的頻率增大時，ZT因子出現很強的共振峰。Wiedemann-Franz定律失效，尤其是在存在多光子吸收和發射的低頻區域。此外，該項目中我們還研究了Majorana納米線中電子的輸運行為，從噪聲和微分電導的角度觀察Majorana束縛態以及納米線兩端Majorana束縛態之間的耦合情況。量子點－Majorana費米子耦合體系的噪聲和電流都出現了明顯的台階行為,原因是量子點-Majorana束縛態之間的耦合導致的能級分裂。這些台階隨著量子點-Majorana束縛態之間的耦合增強而變大,但是隨著Majorana束縛態之間的耦合的增強而變小。周期性勢場可以調控納米線兩端Majorana束縛態之間的耦合，其耦合強度和周期性勢場的強度、相位密切相關。這一系列工作能為納米電子器件的設計和製作提供一些理論基礎。