量子点系统的结构和非弹性散射对近藤输运的影响

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近藤输运问题是凝聚态物理领域非常热门的课题,理论工作主要包括量子点系统与其他系统相耦合时电荷的输运性质。最新的研究结果表明,当一个量子点与电极相连接时,电子的近藤输运性质主要是由于巡游电子与量子点上的局域电子有相互作用,这种相互作用会导致量子点上电子的局域态密度在费米面附近会出现一个峰,从而使此系统的微分电导在零偏压时会出现一个极大值。有研究者发现,有许多效应能够使近藤输运被抑制,如当一个量子点连接到电极上时,如果局域电子存在自旋翻转效应,随着这种翻转效应的加强,零偏压的微分电导峰会被压缩。而当两量子点系统连接到电极上时,两量子点的耦合同样会到导致近藤效应的削弱。造成这种影响的物理机制主要是由于这些效应都会减小局域电子与巡游电子的关联,费米面附近的近藤响应峰也会被压缩。在近藤区域,前人的研究工作基本限制在量子点数目不多于两个的情形,而多于两个量子点时系统的非平衡输运性质,还很少有人涉及,所以我们在第二章中分析了在多量子点系统中(量子点数目大于三)系统的非平衡输运性质,结果表明:1)在量子点间的耦合较弱时,系统的近藤输运几乎没有被抑制,而在耦合较强时,系统的近藤输运性质会受到很大影响。2)系统的线性输运性质与量子点数目的奇偶性有关。另外,我们注意到有关近藤输运的理论主要集中在弹性输运的情况,非弹性输运涉及到电子与声子的耦合,这也是一类多体问题。如果在近藤区域考虑非弹性输运问题的话,不得不考虑电子与电子互作用以及电声互作用这两类多体问题,我们在第三章,借助于隶玻色子理论和bonca的处理电声耦合的方法,发展了一套在平均场意义上处理这两类多体问题的新方法,这种方法的实质是将这两类多体问题转化成平均场意义下的单体问题,从而简化了问题的复杂性。建立在这种理论的基础上,我们研究在近藤区域单量子点系统的非弹性输运性质,分析表明,由于声子的参与,微分电导和噪声都有了附加的波动。有声子参与的非弹性输运过程是输运问题一个重要分支,先前的理论研究主要关注电流的计算。通过研究全计数统计(FCS),系统电荷输运的完整信息(电荷的高阶波动)才能获得。最近,在双耦合量子点系统中,噪声和FCS性质在没考虑电声互作用情况下已经被理论研究过了。我们发展了一种建立在bonca的理论以及全计数统计来研究非弹性输运的新方法。通过系统分析双量子点系统的非弹性输运性质,我们发现:1)当声子参与时,电流和噪声都会被压缩;2)当声子参与时,电荷的高阶波动可能出现负值。 总之,我们研究了多量子点系统中近藤非平衡输运的一些特点,分析比较了量子点数目的奇偶性和局域态密度对输运性质的影响,同时发展了一套处理包含电声耦合和电子间存在互作用问题的新方法。
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