介观环中的量子输运

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本论文主要针对介观环中的输运现象做了较为系统的理论研究。其目的在于揭示介观环中输运特性的物理机制,并为设计和实现具有优良性能的量子器件提供物理模型和理论研究依据。  介观系统是介于宏观和微观之间的系统,其确切的尺寸范围应视所研究的物性和所处的温度而定。在20世纪50年代初期,对于直径为微米量级的圆柱薄膜和小线圈的电导研究,观察到一系列反映电子波相干性的引人注目的新效应,从而建立了介观系统物理学。二十世纪八十年代以来,介观系统的研究已逐步成为凝聚态物理学的一个新领域。  本论文首先简单地回顾了介观环理论和实验方面的研究进展,介绍了介观系统的特征长度、基本概念以及AB效应和AC效应。然后利用修正的SSH模型研究了中心置有无限长线电荷和磁通Φ的介观聚乙炔环中的几何相位和持续流。发现如果AC通量和AB通量的和为磁通量子单位Φ0的整数倍时,持续流为零。如果AC通量和AB通量之和偏离磁通量子单位Φ0时,就会在介观聚乙炔环中产生周期变化的持续流。接着我们利用量子波导理论方法分别研究了外加柱对称电场的单AB环和含有磁性杂质原子的双AB环的量子输运特性。发现电场可以改变自旋极化流的振荡周期和幅度以及杂质散射可引起电子输运的部分退相干。最后我们研究了N个周期连接的AB环结构,其中每个单环的上下臂各含有一个杂质原子。利用散射矩阵方法求出了该结构的透射系数,并分析了环的个数和杂质散射的存在对能带结构的影响。
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