低维纳米体系双沟道近藤效应性质的研究

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由于设计和制作纳米尺寸的电子器件的需要,低维纳米体系的量子输运性质的研究成为了当前凝聚态物理领域的一个热点。对低维纳米体系的电子输运的研究有助于我们对电子强关联性质有更深的理解。本论文采用非平衡格林函数方法和玻色化技术研究了低维纳米体系的电子输运现象,其目的在于揭示对低维纳米体系的新物理效应和物理机制,以及解释相关的物理实验现象,并为设计和实现具有优良性能的纳米电子器件提供理论依据和物理模型。  本论文共分6章。第一章和第二章分别介绍了研究背景和理论方法。其余四章介绍了本论文的研究工作。  首先,本论文研究了点线库仑相互作用对噪声的影响。首先运用非平衡格林函数正则变换方法推导出了噪声的公式。数值结果表明点线间库仑相互作用使噪声得到了增强。当量子线内电子相互作用比较弱时,噪声表现出了随能量或偏压变化的共振行为。而对于线内强相互作用,噪声的共振行为消失,并且显示了随偏压成幂率关系变换行为。在某些特定参数区,出现了负微分噪声。这为控制实验参数提供了理论指导。  其次,本论文研究了与量子点相耦合的一维量子线或碳纳米管中电子库仑相互作用对近藤区量子输运的影响。数值计算结果显示当量子线内电子相互作用比较弱时,微分电导中的单沟道近藤效应仍然存在,随着线内相互作用逐渐增强,近藤峰降低,随着线内相互作用继续增大,近藤峰消失,在零偏压处,出现了一个dip,即双沟道近藤效应出现。这个理论结果很好地解释了dip现象,阐明了形成双沟道效应的物理机制,给出了单沟道近藤效应向双沟道近藤效应的转变条件;与此同时,还研究了温度对这个相变的影响。到目前为止,这个结果对实验上dip现象给予很好的解释,并为纳米器件的设计提供了物理模型。  再次,本论文研究了电子-声子相互作用和量子线库仑相互作用共同对近藤区量子点态密度的影响。当线内电子相互作用比较弱时,态密度显示了近藤峰和声子卫星峰仍然存在;随着量子线内电子相互作用增强,近藤峰和卫星峰均消失,都变成了dip结构,即除了双沟道近藤效应外,还出现了声子辅助的双沟道近藤效应。这个非常有趣的现象,为我们很好地解释实验现象提供了理论思路。  最后,本论文研究了电子-声子相互作用和量子线库仑相互作用共同对近藤区量子输运的影响。电导的计算结果显示,当量子线内电子相互作用比较弱时,近藤峰和卫星峰共存;随着量子线内相互作用,近藤峰消失,而卫星峰仍然存在,显示了双沟道近藤效应和声子辅助的单沟道近藤效应共存;当量子线内相互作用继续增大时,卫星峰消失,此时出现了近藤dip和卫星dip。峰到dip的转变很大程度取决于量子线内电子间的库仑相互作用。并且非弹性隧穿在一定的作用强度范围主导电子输运。这个数值结果很好地解释了相关的实验现象。
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