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随着近年来纳米技术的飞速发展,介观体系日益受重视,对其输运性质的研究更是成为凝聚态领域的一个热点问题。本论文主要在以下方向对介观体系进行了一些基础研究:二维电子气、量子点以及石墨烯的输运性质,采用的方法主要是非平衡格林函数。具体研究内容包括以下四点:
(1)基于二维电子气中的Rashba自旋轨道耦合,提出并研究了用二维电子气介观体系中的电子干涉来产生自旋极化流的装置。通过调节相应的参数,可以同时得到相对较大的电流值和自旋极化率。更重要的是作者提出的这种产生自旋极化流的装置不涉及任何磁介质或者磁场,因而在实验中能更容易地实现。(2)研究了含有量子点的约瑟夫森结的超电流输运特性。这包括以下两个体系,第一,作者研究了约瑟夫森电流通过一个臂上含有一个量子点的Aharonov-Bohm(AB)环的输运特性,AB环中还有可变的磁场:第二,约瑟夫森电流通过T型双量子点的输运特性。在这两个体系中,作者主要关注电流,位相关系,约瑟夫森电流的Fano效应以及由于电子空穴对称性导致的电流对称性。(3)研究了在一个四端口二维电子气的Nernst效应,并首次提出自旋Nemst效应。作者发现Nernst系数随着磁场的倒数在费米能级于朗道能级齐平的时候会出现峰值。当自旋轨道耦合强度越大或磁场越弱时,自旋Nernst系数越大。结果表明Ne和Ns都非常敏感于体系的边界电子密度。(4)针对目前研究热点石墨烯作者提出一种基于石墨烯的约瑟夫森结装置,用它可以分离和测量正常和反常的Andreev反射。此装置通过对超导位相的调节可以选择正常或者反常Andreev反射的其中一种反射的强度且抑制另外一种反射的发生。