环形三量子点系统中的自旋塞贝克效应研究

论文摘要

随自旋电子学的发展,自旋热电效应在过去二十年中备受关注。在自旋电子学中,核心的问题是通过电压来控制电子的自旋自由度。而在自旋热电效应中,控制自旋的方法主要是热偏压,即在系统的不同端口之间所施加的温度梯度。因此研究自旋热效应需要将自旋电子学和热电学结合考虑。本文研究两种形状的三量子点系统中的自旋塞贝克效应,重点考虑量子点之间的耦合强度依赖于自旋自由度时对热电转换效率和热电势大小的影响。当在量子点之间的隧道结处施加静磁场时,电子的自旋自由度在通过势垒时会有拉莫尔进动,因此量子点间耦合的变得和自旋相关。本文所研究的系统的哈密顿量由多杂质安德森模型来表示,电子的透射系数由非平衡Keldysh格林函数理论框架下的运动方程方法计算得到,主要研究结果包括:(一)在和铁磁引线耦合的三量子点环中,发现引线的铁磁性和自旋相关的点间耦合的共同作用导致了较大的自旋热电势和自旋优值因子,其数值可能达到电荷热电势和优值因子的大小。量子相消干涉效应对自旋热电势和自旋优值因子影响更加明显。此外,还可以通过改变引线的磁矩和自旋相关的点间耦合改变自旋热电势的符号。(二)在两个量子点与普通金属电极耦合的三量子点结构中,当这三个量子点顺序连接时,如果点间的相互耦合较强,只有足够大的点间耦合自旋极化率才能导致明显的100%自旋极化和纯自旋热电势。而如果量子点间是弱耦合的,则可以在非常小的点间耦合自旋极化率情况下实现巨大的100%自旋极化热电势。当量子点是环形连接时,热电势为反对称,并在Fano反共振态附近产生尖锐的峰。通过改变点间耦合的自旋极化,自旋向上的热电势和自旋向下的热电势在量子点能级空间向相反的方向移动而实现100%的自旋极化和纯的自旋热电势。(三)当三量子点环中同时具有自旋相关的点间耦和磁通量时,二者的共同作用不仅能增强100%自旋极化和纯自旋热电势的值,还将引起纯自旋热电势的符号改变。此时热电势的值对量子点能级的差异非常敏感,使得对自旋热电势的调控方法变得更加丰富。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究工作的背景与意义
•   1.2 国内外研究历史与现状
•   1.3 本文的主要研究内容
•   1.4 本论文的结构安排
• 第二章 量子点及量子点系统中电子的输运特性
•   2.1 量子点简介
•   2.2 量子点中几种电子输运特性
•     2.2.1 法诺效应
•     2.2.2 迪克效应
•     2.2.3 库伦阻塞效应
•     2.2.4 近藤效应
•   2.3 热电效应
•     2.3.1 塞贝克效应
•     2.3.2 珀尔帖效应
•     2.3.3 汤姆森效应
•   2.4 自旋塞贝克效应
•   2.5 本章小结
• 第三章 非平衡格林函数理论
•   3.1 涨落耗散格林函数
•   3.2 围道有序格林函数
•   3.3 Keldysh理论
•   3.4 哈密顿模型及格林函数
•   3.5 本章小结
• 第四章 环形三量子点的自旋塞贝克效应
•   4.1 引言
•   4.2 模型与公式
•   4.3 数值计算结果与讨论
•   4.4 本章小结
• 第五章 三量子点的自旋塞贝克效应和自旋极化输运
•   5.1 引言
•   5.2 模型与公式
•   5.3 数值计算结果与讨论
•   5.4 本章小结
• 第六章 考虑磁通量的环形量子点的自旋塞贝克效应
•   6.1 引言
•   6.2 模型与公式
•   6.3 数值计算结果与讨论
•   6.4 本章小结
• 第七章 全文总结与展望
•   7.1 全文总结
•   7.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 余述超

导师: 陈宏伟

关键词: 量子点,热电效应,自旋塞贝克效应,自旋极化

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 电子科技大学

分类号: O471.1

总页数: 86

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