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近年来,随着电子束蚀刻和分子束外延等精密加工技术的发展,人们已经成功制造出线度只有10-8m的人造低维半导体结构,其中包括量子点、量子阱和量子线。介观电子输运主要研究的就是电子在微小系统中的输运性质,本文主要应用非平衡格林函数理论对量子点输运特性进行了研究。本文由以下两个章节构成:
在第一章中,我们首先简要介绍了量子点的制备方法、量子点输运过程中的两个重要现象:库仑阻塞现象和近藤效应。
接着以一个简单的量子点与导线耦合的例子,介绍非平衡格林函数方法用于研究量子点直流输运问题的六个基本步骤:
1.根据所研究的系统写出模型哈密顿量;
2.用Heisenberg运动方程的方法,把要计算的输运电流表示成在时间表象下的含推迟格林函数和lesser格林函数的形式;
3.应用解析延拓定理,把lesser格林函数表达成中间散射区的格林函数和孤立导线的格林函数的乘积;
4.利用付立叶变换,将时间表象下的输运电流公式转换成能量表象下的输运电流公式;
5.选择宽带近似方法,求出导线和量子点之间的自能;
6.用Heisenberg运动方程的方法,计算推迟格林函数,
并把结果带入自能表达式和输运电流表达式。
在第二章中,我们首先介绍了双量子点的共振隧穿、光子辅助隧穿以及简化的两能级系统。
接着我们运用了Keldysh格林函数方法,对在光学泵作用下的两个耦合量子点的电子输运性质进行了理论上的研究。
我们先写出光学泵作用下通过耦合量子点的输运电流公式,再分两步计算耦合量子点的推迟格林函数:
1.分别计算光学泵作用下没有耦合的量子点1和量子点2的推迟格林函数,
2.计算光学泵作用下耦合量子点的格林函数。将耦合量子点的推迟格林函数代入输运电流公式,即可求出输运电流。
我们发现了电流—电压曲线上的平台结构以及透射系数的共振峰,这些可以由量子点的局域态密度来解释。我们还讨论了光学泵抽运的频率及其强度对系统输运性质的影响。当光学泵抽运的频率等于空穴的分立能级时,电子的动力学局域化发生。这个结果可以用来实现光控制开关。