自旋偏压驱动的量子点环AB干涉器中电子的输运性质

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我们知道量子点的结构是准零维的,其具有的量子效应已被深入研究,例如量子隧穿效应、库仑阻塞效应、Kondo效应以及Fano效应等。经研究发现,当量子点相互耦合时,其电子输运性质会更为复杂。当电极与量子点列阵相互耦合时,我们可以用非平衡态格林函数方法研究电子通过该量子点列阵的输运性质,得出了很多有趣的结论:量子点的能级、量子点列阵的几何结构、量子点间的耦合强度以及磁通都会影响输运性质,这些电子输运性质是非常有应用价值的,研究这些输运特性将会有利于纳米电子器件的研制。在纳米结构中,对电子自旋的操纵可以实现其在量子计算机和量子信息领域的应用,利用自旋控制半导体的电导行为具有很多优势,因此自旋操控已经成为人们广泛研究的课题。量子点中电子自旋是量子比特的自然候选者,因此量子点已经成为量子比特的一个基本单元,所以对量子点内电子自旋的操控受到广泛关注。很多理论工作研究了电极存在自旋偏压时量子点中的电子输运,得出了一些有趣的现象。因此,在实验和理论工作的基础上,就很容易理解在量子点系统中,电极中的自旋偏压对电子输运和自旋操控起了很重要的作用。本文采用了非平衡态格林函数方法,研究了耦合量子点体系中在自旋偏压驱动下电子的自旋极化输运性质在量子点结构中,每个量子点可以和其他的耦合,量子点结构决定了电子输运行为,所以这里我们讨论的是三个量子点环结构中自旋偏压驱动的电子输运性质。在这种结构中包含了量子相干机制,例如fano效应,AB效应,另外局部的磁通可以改变本证能级和电子占有数。我们预料自旋偏压和量子干涉将会引起有趣的结论。凭借当前的纳米和中尺度技术,量子点环中三个或者四个量子点都是可以制造出来的。所以研究在电极存在自旋偏压的三量子点结构中的自旋偏压驱动电子性质是很有价值的。结果显示,由于量子干涉效应,自旋偏压驱动了明显的电荷和自旋电流,自旋偏压也诱导了各个量子点中的自旋积累,这些都帮我们深入阐明了自旋行为的结果。此外,我们发现与电极耦合的量子点的能级最终影响电子输运性质。另外,我们也展示了量子点中的自旋积累。它们帮助我们弄清了受自旋偏压影响的自旋性质,尤其是存在电子相互作用的情况。当我们用二级近似的方法处理多体效应存在时的情况时,多体效应在改变电荷和自旋输运上起了独特作用。简而言之,自旋操纵理论上是可行的。
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