量子点系统中的热输运研究
2016山西省高校科技创新项目
60太原科技大学机械制造基于全流程解析的矫直工艺模型研究马立东,王荣军,郝润元,陈建勋,孟智娟61太原科技大学机械制造厚规格钢板龙形轧制变形渗透性和板形曲率影响机理研究江连运,姬亚锋,李华英,楚志兵,张雪成62太原科技大学机械制造基于管线成型机理的重载多根提升钢丝绳连续同步更换技术研究寇保福,刘邱祖,卫 进,韩建华,陈媛媛63太原科技大学物理高温原位离子注入碳化硅制备石墨烯FET器件张 瑞,张清梅,秦振兴,史维新,吴应发64山西医科大学医学α-亚麻酸基于AMPK相关信号通路调控脂代谢和氧化应激改善动脉粥样硬化韩 浩,邱服斌,赵海峰,范 晔,唐海英65山西医科大学医学BDNF在苯并[a]芘活化小胶质细胞致神经元损伤中的作用研究张红梅,牛 侨,杨小荣,秦小江,郝忠锁66山西医科大学医学雌激素对偏头痛大鼠三叉神经节CGRP受体表达及女性偏头痛患者的影响王淑丽,牛争平,徐晓玲,李 军,吴建坤67山西大同大学化学化工石墨烯-铋系半导体纳米复合材料的制备及其光催化性能的研究尚建鹏,刘 文,崔艳霞,李作鹏,孙占国68山西大同大学物理LinC团簇储氢性能的第一性原理研究刘 芳,马孟森,赵惠华,田秀桃,赵 仁69长治学院资源与环境长治地区煤化工废水中吡啶降解细菌的分离筛选及其降解特性分析晋婷婷,任嘉红,李云玲,陈艳彬,白变霞70晋中学院农(林)学新型油料作物亚麻荠富集特用油脂分子机制的研究苑丽霞,薛金爱,潘玉峰,张谨华,杨艳君71太原师范学院化学化工钴和氮共掺杂碳 (Co-N-C) 作为氧还原和氧析出反应的双效催化剂芦宝平,朱瑞涛,韩红斐,董金龙,王 松72太原师范学院化学化工CopC与姜黄素的作用机制研究宋 珍,董金龙,张彩凤,马剑龙,袁 雯73太原师范学院资源与环境吕梁山亚高山草甸植被多样性及对气候变暖响应徐满厚,翟大彤,王云飞,马 丽,贾燕燕74太原师范学院物理三终端量子点体系的热电输运性质研究王强,安学民,解海卿,何天琛,胡志裕75长治医学院化学化工碳材料担载Ni基纳米粒子选择性催化分解N2H4的限域效应理论研究贺艳斌,白 熙,贾瑞虹,李银涛,高 慧76长治医学院医学SGK/Nedd4L信号通路在肝纤维化中的作用及分子机制研究张 芸,宋少娟,庞 慧,南 海,田小霞77山西中医学院医学冬蝉浆对CB模型大鼠免疫功能与TGF-β1/MUC5AC/NF-κB信号通路的影响陈文超,闫润红,关建红,王永辉,李艳彦自筹78山西中医学院医学更年期“潮热”中医辨证特色及其与体质相关性研究赵 勇,杜彩凤,刘宏奇,李希贤,时翠翠自筹79太原学院计算机与信息技术对扬沙和浮尘天气时间记录的分析研究郝丽珍,赵 钦,白文江,袁太生,康利军自筹80山西师范大学现代文理学院物理四元混晶量子结构中电子-声子相互作用及其相关问题侯俊华,段晓峰,马荣荣,杨 虎,樊云鹏自筹81山西师范大学现代文理学院物理基于光子能带反转的复合结构中电磁特性的研究徐小虎,张建军,马荣荣,刘吉利,李 涛自筹82山西师范大学现代文理学院农(林)学细胞壁结构重建和DNA损伤修复在He-Ne激光辐照调控植物幼苗耐盐性响应中的重要作用高丽美,李永锋,张晓慧,贾星月,渠靖明自筹83山西师范大学现代文理学院农(林)学 芒果苷在黑色素瘤中的抗肿瘤作用杨鲁红,王华峰,张丽娟,白珍珍,苗国琳自筹。
耦合量子线-量子点体系中的Fano效应
可以得到相应的“ 小于” 格林函数为 Ｇ 。ｔｔ ＝ ｄ ［ （， ｇ （ ，） 乏 （， ）ｚｔ ］于是 乏（， ） ｔ Ｇ ￡ ｆ ｔ ￡＋Ｇ ｃ￡ｔ ｇ（ ，）． ｒ ） ０
（ ＝ ） （）
Ｒｔ ￡ ｒｔ） （ ｔ Ｇ０，ｇ￡）， Ｈ ｉ 情 下 改 为 ｅｊ ０ ，ｇ ￡） 乏 ｔ）（， ｝ ａｌ 况 可 写 ｛ ［ ｔ ｆ ＋ ｃ ｔ ｚ ｔ 在 ｍ。 Ｌ Ｇ。 ， ｄ （ （ ］ ｔ ｎ
第 ３ 卷第 １ ４ 期 ２１ ００年 １ ‘ 月
江西师范大学学报 （ 自然科学版 ）
ＪＵ Ｎ ＬＯ Ａ Ｇ Ｎ Ｒ Ａ Ｏ Ｒ Ａ ＦＪ Ｎ Ⅺ Ｏ Ｍ ＬＩ Ｉ Ｒ ｒＹ Ｎ Ｔ Ｒ ＬＳ ＩＮ Ｅ Ｓｒ （ Ａ Ｕ Ａ ＣＥ Ｃ ）
Ｖｏ． ４ Ｎ ． １３ ｏ １
可以将上述哈密顿量分别应用到耦合量子线 ． 量子点结构与耦合量子点． 量子点结构中．
左结的电流 为左边电子数算符对时问求导的平均（ ｆ） 一 ｅ （） ＝ ２∑ （＋ｆ 埘ｔ ， ｎ２ ） （） 其中２ （０ ） 表示对
自 求和． 旋 根据海森堡运动方程有（ （ ）：二 ， Ｌ） ｝ ∑ （口（ ａ（ ， ， ［玉ｔ 肼ｆ 圳）从而可以得到（ ￡ ） ） （ ）＝ ） ∑ ｉ ＋ｔ ０ ）一（ （ ａ（ ）． ［ ｎ（ ｃ ｆ ｉ ｆ ｋｆ ］ （ ２ ） （ ） ｃ ） ｌ）
Ｊｎ．０ ０ ａ ２１
文章编号 ：００５６ （００ ０．０６０ １０－８２ ２１ ）１ ４－３ ０
耦 合 量 子 线 一 子 点 体 系 中 的 Ｆ ｎ 效 应 量 ａｏ
彭 权 ， 周 利玲
（ 江西师范大学 物理与通信 电子学院 ， 江西 南昌 ３０２ ） ３０ ７
摘要 ： 利用非平衡格林函数方法， 研究了耦合量子线一 量子点体系的相干电子输运性质 ． 研究发现： 对于
退火对CdSe量子点荧光影响的色度学研究
退火对CdSe量子点荧光影响的色度学研究胡炼;吴惠桢【摘要】制备出两种尺寸的CdSe量子点.结合色度学分析,比较了固化在PMMA 基质中两种尺寸CdSe量子点在退火中发生的不同变化以及相应光谱颜色的改变.小尺寸CdSe量子点在退火中有团聚的趋势,退火后荧光明显红移,如果退火温度超过一定范围,会产生显著的双尺寸分布效应,对应的色度坐标有从白光区域向上移动到绿色区域的趋势.较大尺寸的CdSe量子点,其热稳定性相对更好,退火造成荧光红移,对应绿色区域中的色度坐标有向右移动的趋势,但颜色改变不明显,因此更适合于发光显示方面的应用.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2015(036)006【总页数】7页(P610-616)【关键词】CdSe;量子点;退火;双尺寸分布;缺陷【作者】胡炼;吴惠桢【作者单位】江南大学理学院,江苏无锡214122;浙江大学物理系,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】O482.31半导体胶体量子点具有显著的量子限域效应，其光电特性随尺寸可调。
无机纳米晶量子点相对于有机发光材料而言，其化学性质更加稳定，具有窄的发光峰，是优秀的新型荧光材料，被广泛应用在基础研究与技术应用领域[1-6]。
Ⅱ-Ⅵ族量子点发光往往位于可见光波段，目前，量子点背光技术[1]已经被应用在新一代显示器上，商用产品已经陆续面世。
电子器件因为自身的散热以及工作环境等因素，不可避免地会工作在较高的温度状态。
作为新一代发光显示屏的基本原料，量子点的热稳定性是影响其应用的一个主要指标。
陈肖慧等[7-8]研究了ZnCuInS合金量子点以及基于CdSe核壳结构量子点的变温光致发光特性，并采用加热冷却循环的方式测试分析了量子点发光性质的温度依赖性。
退火处理也是研究材料热稳定性的一种基本方法，特别是在器件制作工艺中，退火处理往往是改善器件电学性质的一项必不可少的工艺流程[9-11]。
量子点材料在退火工艺处理后，其自身晶格性质、表面环境都会发生一定变化，从而导致量子点光学性质的永久性改变。
二维材料的声子输运与热导率研究
二维材料的声子输运与热导率研究随着纳米技术的发展和应用，二维材料作为一种新型材料引起了广泛的关注。
由于其特殊的结构和性质，二维材料具有许多独特的电子、光学和热学性质，因此被认为是未来纳米器件的潜在候选材料之一。
在二维材料中，研究声子输运和热导率对于理解其传输性质和优化材料性能至关重要。
声子是固体中晶体振动的量子，其在材料中传播的方式决定了热导率的大小。
石墨烯是一种典型的二维材料，其声子输运机制已经受到广泛关注。
石墨烯中的声子传播主要由弹性散射、非弹性散射和界面散射等过程共同决定，这些过程对热导率产生了重要影响。
首先，弹性散射是影响声子输运的重要因素之一。
弹性散射指的是声子在晶格中碰撞后仍然保持能量和动量守恒的过程。
石墨烯中的弹性散射过程主要包括声子与晶格缺陷、杂质原子等相互作用。
这些相互作用可以散射声子的能量、动量，从而限制声子的传播，降低热导率。
其次，非弹性散射也对声子输运产生重要影响。
非弹性散射是声子在碰撞后能量和动量不再保持守恒的过程。
在石墨烯中，声子之间的非弹性散射主要由声子-声子相互作用引起。
这些相互作用可以导致声子的能量转移、动量转移，从而影响声子的传播和热导率。
此外，界面散射也是限制二维材料热导率的因素之一。
在二维材料中，界面散射主要指声子与材料表面或界面的相互作用。
由于二维材料的表面积相对较大，导致界面散射对声子的强烈影响。
例如，在二维材料的界面处，由于晶格结构的不连续性，声子的传播受到了限制，导致热导率的降低。
除了上述因素外，声子输运和热导率还受到温度、压力和缺陷等因素的影响。
例如，随着温度的升高，声子的能量和动量散射增加，从而导致热导率的降低。
压力也可以改变二维材料的声子输运性质，对热导率产生影响。
此外，材料中的缺陷也可以散射声子，限制其传播，进而影响材料的热导率。
为了深入研究二维材料的声子输运和热导率，科学家们采用了一系列实验和理论模拟方法。
例如，通过激光光谱技术可以测量声子的频率和色散关系，从而揭示声子的输运特性。
碳纳米管量子点的电子输运
碳纳米管量子点的电子输运张勇;韩梅;梁奇峰;黄礼胜【期刊名称】《原子与分子物理学报》【年(卷),期】2008(25)6【摘要】The quantum conductance of the quantum dots (QDs) made of two kinds of primary carbon nanotubes (CNTs), i. e. , armchair and zigzag CNTs, has been studied in the tight binding approximation, the constant interaction model and Landauer-Bütticker formula. Two or four-electron shell (two or four conductance peaks in a shell) for the armchair CNT-QDs with different lengths and four-electron shell for the zigzag ones have been found, which are consistent with those of experiments.%在紧束缚近似下,利用常量相互作用模型和Landauer-Biitticker公式,计算了扶手椅型和金属锯齿型碳纳米管量子点的电导.发现,根据碳纳米管量子点的长度的不同,扶手椅型碳纳米管量子点的电导可以具有两电子或四电子的壳层结构.而锯齿型碳纳米管量子点的电导却仅有四电子的壳层结构,与长度无关;这些理论结果与之前的实验结果符合的很好.【总页数】6页(P1317-1322)【作者】张勇;韩梅;梁奇峰;黄礼胜【作者单位】南京工业大学应用物理系,南京,210009;南京工业大学应用物理系,南京,210009;南京大学物理系,南京,210093;南京工业大学应用物理系,南京,210009【正文语种】中文【中图分类】O481.1【相关文献】1.一维分块量子点中电子输运性质的研究 [J], 杨新;滕保华;卢兆信2.量子点环AB干涉器中受多体效应影响的电子输运 [J], 吴丽君;韩宇3.一维多量子点阵列的电子输运 [J], 唐娜斯;邓宇翔4.量子点-Su-Schrieffer-Heeger原子链系统的电子输运特性 [J], 张蓝云; 薛海斌; 陈彬; 陈建宾; 邢丽丽5.环状耦合三量子点结构的电子输运性质 [J], 江兆潭;杨杰;王玉;魏贤凤;张杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
四端耦合量子点桥的电输运
本 文提 出 了一个 由 ２ 耦合 量子 点线构 成 的 四 个 端 耦合 量子 点桥模 型 。给 出紧束 缚模 型下 的系统 哈 密 顿量 ， 通过 输入 端 电极 里 电子 数 随 时 间变 化 的平 均 值写 出流 经系统 的 电流表 达式 。结合 格林 函数 的
从 ２ 世纪 ８ ０ ０年代 开 始 ， 于量 子 点 中的 电子 关 输 运性 质 的 研究 已经 成 为 介 观 物 理 的 热 点 研 究 领 域［］ １ 。纳 电子 器件 中的 信 号是 １ 电子 运 动 产 生 个
的 ， 际上为 了实 现量 子信 息 的传递 ， 实 需要 将每个 单
Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｔ ａ ｐ ｒ ｈｒ ｕ ｈ ａ ｆ ｕ － ｅ ｍ ｉ ａ ｅ ｔ ｏ ｒ ｎｓ ｏ ｔｔ ｏ ｇ ｏ ｒ ｔ ｒ ｎ ｌ
ｃ ｕ ｅ ・ ａ ｔ ｍ 。 ｏ ｒｄ ｅ ｏ ｐｌ ｄ‘ ｑｕ ｎ ｕ ＿ ｔ ｂ ｉ ｇ ｄ
ＨＥ Ｚ — ｎ ＨＡＮ ｉｇ ，ＬＩＨｕ ｅｌ ｇ ， ｏ Ｊｎ ａ
Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ，Ｈａ ｂｎ Ｎｏ ｍａ ｉ ｅ ｓｔ ｅ ｔｏ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉｇ ｒ ｉ ｒ ｌＵｎｖ ｒ ｉ ｙ，Ｈａ ｂｎ １ ０ ２ Ｃｈ ｎ ） ｒ ｉ ５ ０ ５， ｉ ａ
Ａｂ ｔａ ｔＴｈ ａ ｅ ｅ ｉｎ ｄ ａｃ ｕ ｌｄ ｑ ａ ｔ ｍ － ｏ ｒｄ ｅｏ ＷＯｑ ａ ｔ ｍ－ ｏ ｒ ｓｃ ｕ ｌｄ ｔ ａ ｈ ｏ ｈ ｒ ｓｒ ｃ ： ｅｐ ｐ ｒｄ ｓｇ ｅ ｏ ｐｅ － ｕ ｎ ｕ ｄ ｔｂ ｉｇ ｆｔ ｕ ｎ ｕ ｄ ｔｗｉｅ ｏ ｐ ｅ ｏｅ ｃ ｔ ｅ ｖａｏ ｅ ｑ ａ ｔ ｍ ｏ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅｔ ｕ ｎ ｕ － ｏ ｒ ｓ ｏ ｎ ｃ ｅ ｏｆ ｕ ｅ ｄ ． ｔｈ ｓｏ ｔ ｉｅ ｈ ｕ — ｉ ｎ ｕ ｎ ｕ ｄ ｔｂ ｔ ｅ ｈ ｗｏ ｑ ａ ｔ ｍ ｄ ｔｗｉｅ ，ｃ ｎ ｅ ｔｄ ｔ ｏ ｒｌａ ｓ Ｉ ａ ｂ ａｎ ｄ ｔ ｅｃ ｒ ｒｎ ｏ ｍ ｕａｏ ｈ ｙ ｔｍ ｈ ｏ ｇ ｈ ｓ ｆＤｙ ｏ ｑ ａ ｉｎ ｎ ｑ ａ ｉｎ ｆｍ ｏ ｉｎ ｍ ｅｈ ｄ ｆ ｒＧｒ ｅ ｅ ｔｆ ｒ ｌ ｆｔ ｅｓ ｓｅ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｕ ｅｏ ｓ ｎ ｅ ｕ ｔ ｓａ ｄ ｅ ｕ ｔ ｓｏ ｔｏ ｔ ｏ ｏ ｅ ｎ ｏ ｏ
量子点
半导体量子点材料的制备技术
可以看出用这种方法制 备量子点尺寸均匀、具 有严格的对称性。但是 用这种方法制备的量子 点受光刻水平的限制， 不可能刻蚀出更小的量 子点。于是人们利用高 分辨率聚焦电子、离子 束、X射线代替光束对材 料进行刻蚀，从而制备 出线宽更小的量子线和 量子点。利用这种方法 原则上可以制备最小特 征宽度为10nm左右的结 构。表1给出了这一技术
半导体量子点的主要性质
假设某时刻电子通过样品时只有两条路径,那麽由两个波函 数叠加得到的几率分布为：
当样品的尺寸远大于状态相干长度时,电子会遭受非弹性 散射,上式最后一项的平均值为零;如果样品尺寸与相位相干长 度同一量级,交叉项就会有一比值,由于通过不同路径时遇到杂 质的情况不同,所以此值随机变化. 如果在样品的两端放置两 个探头,理论上来说就能够测量到干涉结果,这就是量子干涉现 象. 所以在相位相干长度内,载流子所输运的电流不仅与其速
国内外所达到的水平”。 用光刻技术在Si衬底上制备GaAs量子点的示意图
半导体量子点材料的制备技术
国内外量子点细微加工水平
方法
国外
国内
X-ray光刻技术 最小线度80nm， 0.8～1.0μm 接触曝光 10nm
电子束光刻技 术
束斑直径 实现70nm图形，
Φ<1nm，采
一般为
用PMMA胶已 100～200nm
半导体量子点的主要性质
(a)半导体材料受限维 度变化的示意图;
(b)半导体材料受限维 度对电子态密度影 响的示意图。
（1）体相半导体； （2）量子阱；（3） 量子线；（4）量 子点。
半导体量子点的主要性质
对于纳米半导体颗粒（量子点），由于 三维限域作用，其载流子（电子、空穴）在 一个类似于准零维的量子球壳中运动，相应 的电子结构也从体相连续能带变成分裂的能 级。下图 是半导体材料从体相到量子点电子 结构变化示意图。三维限域作用导致电子和 空穴的动能增加, 使原来的能隙增大，从而使 光学吸收边蓝移。
隧穿注入量子点体系的载流子动力学研究
天津城市 建设 学院学报 第 ｌ ９ 卷 第４ 期 ２ ０ １ ３ 年１ ２ 月
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｕ ｒ ｂ ａ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｖ ｏ １ ． １ ９ Ｎｏ ． ４ Ｄｅ ｃ ． ２ ０ １ ３ 隧穿注入量子点体 系的载Fra bibliotek流子动力学研 究
郭 静 ，贾国治 ｂ ，韦方兴 ｂ ，李 强 ｂ ，侯苏轩 ｂ
（ 天津城建大学 ａ ． 材 料科 学与工程学院 ；ｂ ． 理学 院 ，天津 ３ ０ ０ ３ ８ ４ ）
摘要 ： 通过考虑 载流子在 量子点 中的隧 穿、 弛豫 、热逃逸 和非辐射 复合 等主要输 运过 程 ， 并建立
（ ２ ） ｍ为 浸 润层 中 的载流 子数 目 ，浸润 层 中的载
由式 （ ３ ） 得
ｆ １ ：— ｍ Ｒ ｃ Ｊ （ Ｅ ） ＋ｇ ｌ ＇ Ｒ ， Ｊ （ Ｅ ） ［ Ｅ ＜ Ｅ ￣
．
—
Ｒ＋Ｒ
（ ５ ）
从 方程 （ ２ ） 可 以得到
流子有三种损耗机制 ： 被量子点俘获 （ 足 为俘获率） ； 热逃逸 （ 为热逃逸率） ； 被非辐射复合 中心俘获 （ Ｒ 为非辐射复合率） ．
量子阱， 量 子 阱 中的载 流子 或扩 散或 隧穿 ， 然 后被 量 子 点俘 获 ．
会使阈值电流增加． 普通结构的量子点激光器还存在载流子传输 的 问题［ ５ － １ ２ ］ ：载流子需要一定的时间传输才能到达量子 点， 这个传输时间与载流子在量子点 中复合发光的时 间相 比较长 ，从而限制 了量子点激光器 的高速调制 ；
， —— ．— ——— ——— ——— ——— ——— —— — — — ——— ——～
纳米材料的量子点及其应用
纳米材料的量子点及其应用纳米科技近年来飞速发展，各种高新技术应运而生。
其中尤以纳米材料最为引人注意。
纳米结构具有独特的物理、化学和生物学性质，具有巨大的潜力。
一种常见的纳米材料是量子点，它们具有很多惊人的性质，已被广泛应用于许多领域。
本文将探讨什么是纳米量子点以及它们的应用。
1. 纳米量子点的定义量子点是一种直径小于10纳米的纳米结构。
它们常用带隙材料（如氧化硅、氮化物等）制造，其特殊化学组成使得它们的带隙比通常物质更大。
这使得量子点具有类似于原子的电学特性，能够在非连续的能级上储存电荷。
量子点可以通过化学合成、磁控溅射、溶胶凝胶法、气相沉积等方法制备。
它们大致分类为有机和无机两种类型。
2. 纳米量子点的性质量子点有许多惊人的物理和化学性质，使得它们在各种领域中被广泛应用。
量子点的大小控制了它们的能带结构及电子输运特性，因此它们是半导体量子点中的最简单系统之一。
与传统半导体材料相比，它们的界面活性更高，表面积更大，因此更易于原子和分子级别的控制。
量子点具有禁带隙，具有类似于原子的量子效应。
它们能够发射出窄谱带光，这种光谱不受材料大小和表面缺陷的影响。
这使得它们成为显微镜和荧光探针等领域的材料。
此外，量子点的化学稳定性高，耐光、耐热，这为它们的应用提供了广阔的空间。
3. 纳米量子点的应用3.1 光学应用量子点在光学领域中的应用非常广泛。
例如，在LED中，用量子点所发出的光可以替代有毒金属镉所发出的光，这大大减少了环境污染。
量子点显微镜则是最常用的显微镜之一，其使用量子点激发的荧光来实现分辨率更高、图像更明亮和对比度更好。
此外，量子点的光谱特性及尺寸依赖性还可用于生物成像和荧光探针。
3.2 能源领域量子点也具有在能源领域的广泛应用。
其中，在太阳能电池中使用量子点涂层可以大大提升其效率。
量子点敏化太阳能电池可将紫外光转换成可见光，这大大增加了电池的转换效率。
与此同时，量子点也被用于制造燃料电池。
3.3 生物医学领域在医学领域，量子点可以用于生物成像和荧光探针。
外加磁场对具有磁性杂质的单量子点系统输运影响
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Ｑ！ ：
Ｓｉｃ ａｄ ｅ ｎｏｙｎｏ ｔｎ ｅ ｌ ｃｎｅ ｎ Ｔｃ ｏｇ Ｉ ｖ ｉ ｒｄ ｅ ｈ ｌ ｎ ａｏ Ｈ ａ
工 业 技 术
外 加 磁 场 对 具 有 磁 性 杂 质 的 单 量 子 点 系统 输 运影 响
罗 勇 锋 （ 中南林业 科技大学理学 院 湖南长 沙 ４ ０ ４ ０ ） １ ０ 摘 要： 本文 阐述 了杂质 自 与量 子点净 自 间 Ｒ Ｋ￣相互作 用和近 藤效应 间的竞争对输运 的影响， 旋 旋 Ｋ 并进 一 步探讨给 系统外 加一磁场 ， 在
杂 质 和 量 子 点 的 耦 合 为 铁 詹 和 反 铁 磁 两 种 情 况 下 ， 场 对 系统 输 运 的 影 响 以 及 詹 场 诱 导 的 近 藤 和 反 铁 磁 间 的 相 变 。 磁 关键 词 ： 子点 近藤 效应 ＲＫＫ 量 ￣相互作 用 中图分类号 ： ４ ９ ０ ６ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ６ ４ ０ ８ （ ０ ８ ０ （） ０ ６ ０
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Ｖ ｍＶ》 《
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弱， 近藤 温度 （Ｋ ｃ ｘ （ Ｉ Ｉ Ｔ ｐ 一／ Ｊ ） 态三 ｏｅ 在单
重 态 基 态 与 三 重态 之 间的 能 量 间隔 随 着 外 磁场 的增 加而减 少如 图 ３ ａ ， （ ） 当磁感应 强度 Ｂ Ｉ （ ） 单 重态 和三重 态退化 ， ＝／ｇ ， 外加 磁场 补 偿 了反 铁 磁 相 互 作 用 ，此 时 近 藤 态 单 峰 恢 复。 另一 方面 ， 于 ＲＫＫＹ 相互 作用 为 对 铁 磁 作 用 时 ，分 裂 峰 随 着 外 加 磁 场 的增 加 而增 加 如 图 ３ Ｃ 。这 是 因 为三 重态 基 态和 （） 单 重 态 之 间能 量 间 隔 继 续 增 加 所 致 。
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量子点系统中的热输运研究
【摘要】：近年来,随着微加工技术和纳米技术的快速发展,理解纳米尺
度结构中热是如何被运载、分布、储存以及转换等问题成为人们越来
越关注和重视的研究课题。探索了解纳米尺度结构中的发热规律与研
究如何降低和利用纳米器件的发热量对于深刻理解电子输运信息、缓
解世界能源危机有着非常重要的意义。最近,由于人们在纳米结构材
料中得到了较高的热电品质因子,因此合理利用纳米系统的热电效应
将成为回收利用废热非常有效的办法。本文将这些问题具体到量子点
系统中,一方面通过构建不同的量子点结构来寻求更高的热电品质因
子,另一方面对与超导电极和金属电极相连的量子点中的发热特性做
了深入的研究。论文首先介绍了量子点及其输运特性、局域发热效应
和热电效应及其研究现状,接着详细介绍了量子输运的非平衡格林函
数方法,给出了电流、热流和发热量的普遍表达形式。基于这些表达
式,本文主要研究内容如下：首先,我们研究了串联耦合双量子点中自
旋相关的热电输运特性。耦合双量子点与两端铁磁电极相连,而且在
耦合双量子点间的势垒中外加一个稳定的磁场,因此量子点与电极之
间以及量子点之间的隧穿耦合都是自旋相关的。我们发现当两端铁磁
电极处于平行磁化结构时,如果自旋向下电子对应的有效点间耦合以
及点与电极耦合比较小,自旋向下共振能级附近的热电转换效率就会
很大地增强。当存在外加磁场的时候,铁磁电极上的自旋累积将抑制
热电转换效率。在合适的温度条件下点内库仑相互作用也会很大地提
高热电转换和热自旋转换效率。而且我们得到一个纯自旋热电势。其
次,我们研究了由一个中间量子点与两个侧向量子点耦合组成的三量
子点结构中的热电输运特性,主要讨论了线性响应区域Dicke效应对
热电输运的影响。我们发现在低温情形下,电导和热导率都呈现出了
电子版本的Dicke效应。当能级间距比较小(或者是特别大)和点间隧
穿耦合比较大的时候,在亚辐射态附近,由于局域态密度函数类似于δ
函数,所以热电势得到了很大的增强,而且电导和热导率强烈地违背
Wiedemann-Franz定律,因此热电转换效率得到了很大的提高。当温度
升高时,调节点间隧穿耦合到较大的值时同样可以得到一个非常高的
热电转换效率。另外我们也讨论了点间耦合的不对称参数和点内库仑
作用对热电输运的影响。最后,我们考虑了一个耦合到左端正常金属
电极和右端超导电极的量子点系统,并研究了这一系统的局域发热特
性。在点与电极弱耦合情形下,我们发现发热量并不正比于电流,而且
可以通过调节门电压、偏压和温度来控制。我们讨论了装置的最佳工
作状态所对应的参数区域。在高温情形下,我们发现吸收一个声子的
声子辅助的Andreev隧穿(或者是声子辅助的直接隧穿)可以导致发热
量成为负数。负的发热量表明当电流流过量子点时热流是从声子系统
流向电子系统的。所以从应用的角度来看,这种装置可以作为一个局
域量子冰箱来使用。【关键词】：量子点热电效应局域发热Dicke效应
Andreev隧穿
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O471.1
【目录】：中文摘要8-10ABSTRACT10-13第一章引言13-451.1量子
点及其输运特性13-211.1.1量子点简介13-141.1.2.量子点中的电子输
运特性14-211.1.2.1库仑阻塞效应(CoulumbBlokade)15-161.1.2.2近藤
效应(Kondoeffect)16-171.1.2.3Dicke效应17-211.2局域发热效应
21-241.3热电效应24-331.3.1传统体材料中的热电效应25-261.3.2纳
米系统中的热电效应26-311.3.3热自旋效应31-331.4本文概述33-35
参考文献35-45第二章量子输运的非平衡格林函数方法45-612.1非平
衡格林函数45-492.1.1非平衡格林函数的定义45-462.1.2Lengreth定
理46-482.1.3求解格林函数的运动方程方法48-492.2电流的普遍表达
式49-532.3热流公式和Onsager关系53-562.4发热量(Heatgeneration)
的一般表达式56-59参考文献59-61第三章耦合双量子点中自旋相关
的热电输运61-793.1引言61-623.2模型与公式62-653.3数值结果和
讨论65-733.3.1不存在自旋累积和库仑相互作用的情形66-703.3.2不
存在自旋累积而存在库仑作用的情形70-723.3.3存在自旋累积的情形
72-733.4本章小结73-74参考文献74-79第四章耦合三量子点中Dicke
效应对热电输运的影响79-1014.1引言79-804.2模型与公式80-824.3
数值结果和讨论82-944.3.1能级间距△的影响83-884.3.2点间耦合的
影响88-924.3.3库仑作用的影响92-944.4本章小结94-96参考文献
96-101第五章金属-量子点-超导体系中电流的发热特性101-1195.1引
言101-1025.2Andreev反射介绍102-1045.3模型与公式104-1075.4数
值结果和讨论107-1135.5本章小结113-114参考文献114-119第六章
总结与展望119-121附录A推导小于格林函数G~121-123附录B电
极的推迟格林函数和自能123-127攻读博士学位期间发表的学术论文
127-129致谢129-131个人简况及联系方式131-135
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