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本文主要研究了单壁碳纳米管的低温电子输运性质和石墨烯的低温电子输运性质。在单壁碳纳米管的研究中,作者观测到了单壁碳纳米管量子点器件中的库仑阻塞、近藤效应以及与自旋输运相关的多峰近藤效应、量子点激发态和自旋阻塞现象。在石墨烯的研究中,作者测量了单层石墨量子霍尔效应。在存在无序的石墨烯样品中,作者研究了电子局域化效应和电子-电子相互作用对电子输运的影响。在石墨烯纳米条量子点器件的研究中,作者观测到了自旋简并引起的奇偶周期结构库仑阻塞菱形块。在其中一个菱形块中,作者观测到了受背底门电压调控的类近藤效应共振峰劈裂。作者的研究结果与锯齿形石墨烯纳米带的理论预言相一致。
本文共分为四章。第一章是绪论,简单介绍了碳纳米管和石墨烯的研究背景,结构和能带,以及作者研究的内容和目的。
第二章是关于单壁碳纳米管低温电子输运性质的研究。主要介绍单壁碳纳米管生长和器件制作、碳纳米管中的库仑阻塞和近藤效应、单根单壁碳纳米管与铁磁金属电极和正常金属电极耦合组成的器件中的自旋输运现象。
第三章是关于石墨烯低温电子输运性质的研究。主要介绍了石墨烯的解理和器件制作、单层石墨和双层石墨中的量子霍尔效应、无序单层石墨中的弱局域化和电子-电子相互作用以及石墨烯纳米带量子点的研究。在石墨烯纳米带量子点中,作者观测到了库仑阻塞菱形块。由于自旋简并,库仑阻塞菱形块出现奇-偶双重周期性结构,这在石墨烯量子点中还是第一次被观察到。在其中一个库仑阻塞菱形块中,作者看到了类近藤效应的共振,并且受门电压调控共振峰出现劈裂,作者的研究结果跟锯齿形石墨烯纳米带理论预期相一致。作者对石墨烯纳米带量子点中库仑振荡近邻峰间距和峰高做了统计分析,发现其统计分布满足由无规矩阵理论描述的量子混沌现象。
第四章是作者在单壁碳纳米管和石墨烯电子输运方面研究的总结和展望。