硅烯作为一种类石墨烯的二维Dirac材料,由于其具有较强的自旋轨道耦合能,可导致易于调控的带隙,可在外场调控下实现自旋、能谷的极化,以及与当下硅基半导体集成技术良好的兼容性使得硅烯相较于其他二维材料更有望于发展新一代的场效应晶体管等半导体器件。此外由于其特殊的拓扑绝缘性质可发现量子反常霍尔绝缘态、谷极化金属态、量子自旋霍尔态等不同的电子态,可基于此构造拓扑场效应晶体管、开发电子学以及能谷学等。为了实现基于硅烯纳米结构的电子器件,深入了解其中的载流子输运情况是必要的。因此,本文应用模型哈密顿量的方法,重点研究了硅烯量子结构中电荷输运的调控和能态为实现硅烯量子器件作理论研究基础。在门电场调控下硅烯纳米结构中的散粒噪声、不同外场调控下的硅烯量子环中的束缚态以及硅烯纳米结构中的负微分电阻效应的研究成果简要概括如下:1、门电场调控下硅烯纳米结构中的散粒噪声。根据硅烯可在外电场调控下产生不同大小的带隙这一特性,以散粒噪声这一物理量为指标在理想条件下(零温、零频率)评估了载流子通过对单\双门电场调控下的硅烯纳米结构中的输运情况:由于硅烯自有的自旋轨道耦合能,导致其法诺因子与石墨烯中报道的1?3值不同;此外通过外电场的调控可有效改变法诺因子的大小,且根据狄拉克费米载流子具有不同自旋的这一属性,以法诺因子为指标可具体分辨硅烯纳米结构中的不同旋量态的载流子。对于对称调控和反对称调控的硅烯双势垒结构,法诺因子在外场调控下的响应有明显的区别。根据这一特性同样有助于硅烯门电场结构中载流子不同旋量态的辨识。2、不同边界条件下硅烯量子环中的束缚态。对应于量子力学中的有限、无限势垒,分别采用不同的边界条件研究了硅烯量子环中的能态。对应于不同性质的外场调控,分别设计了纯电场、电磁场在量子环中各个区域分布不同的结构探究了束缚态的变化,结果显示:对于硬壁势纯电场调控下量子环中束缚态的调节可实现对同一能谷中不同旋量态的分辨;磁场的引入打破电子与空穴部分能态的对称性可据此进一步分辨不同的能谷;此外根据量子尺寸效应,通过改变量子环的内外半径对于能态的变化是不同的,内半径的变化将会导致本征态的反转现象。3、硅烯纳米结构中的负微分电阻效应。在外加偏置情况下,硅烯纳米结构的能带是倾斜的,因此在具体处理实际结构中,可采用韦伯函数的方法来严格求解。为了提高硅烯纳米结构中负微分窗口电流的峰谷比,分别采用不同位型的势垒具体研究外电场调控下的硅烯纳米结构中的负微分电阻效应。