含杂质量子线在太赫兹电磁场辐照下的电子输运性质

摘要

量子线(纳米线)等介观系统中的电子输运一直是人们非常关心的问题，它不仅是一个重要的基础物理问题，而且有着潜在的应用前景.量子线等介观体系将是今后纳米量子电路的重要物理器件.对量子线系统而言，杂质的存在是不可避免的，并会影响量子线的输运性质，对所制造的纳米器件的品质也会有一定的影响，所以人们对含杂质量子线的输运性质的研究产生了很大的兴趣.本文采用有效质量近似自由电子模型，用散射矩阵方法在Landauer-Büttiker框架下研究了含杂质量子线在横向极化太赫兹电磁场辐照下的电子输运性质，得到了一些有意义的新结果.全文共分为四章.第一章简要介绍了AlxGa1-xAs/GaAs半导体异质结二维电子气系统及其形成的量子线、介观输运有关的基本理论及其发展历史和散射矩阵方法.第二章用含时模式匹配方法研究了含杂质直量子线在太赫兹电磁波部分辐照下的电子输运性质.研究结果表明：当外场频率与量子线横向能级间隔匹配时(即共振情况)，透射率呈现出一个反常的台阶结构；在非共振情况，当外场频率和电场强度取适当的值时，透射率出现一个有趣的dip结构，此时辐照区和非辐照区的第二个模式同时成为传播模式，即新的通道打开之前，有一个准束缚态与dip相对应；由于前进波和后退波的相干叠加，透射率出现Breit-Wigner共振.　　第三章在第二章工作的基础上，具体分析了外场参量以及杂质势参量对输运性质的影响.理论计算结果表明，外场频率ω和强度ε都通过对辐照区的含时模式进行调制来影响系统的电子透射率.当外场频率和强度取适当值时，透射率不仅会出现反常的台阶结构，而且出现有趣的dip结构以及多个Fano共振结构.文中对这些现象的特点和形成机制进行了详细的分析.同时发现杂质势的长度只会影响电子波函数的相干叠加，而不改变透射率.但是，杂质势的宽度和势强度则通过调制辐照区内的两个含时模式来影响整个系统的透射率.　　第四章对本文的工作进行了简要的总结，并对这一研究领域的发展前景作了简要的展望.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

§1.1半导体异质结二维电子气和量子线

§1.2介观输运理论概述及Landauer-Büttiker公式

§1.3介观输运中的散射矩阵方法

§1.4本文研究的主要内容与科学意义

第二章横向极化电磁场辐照下含杂质量子线的电子输运性质

§2.1含杂质介观系统的输运特性

§2.2太赫兹电磁场

§2.3介观瞬态输运

§2.4含杂质量子线在横向极化电磁场辐照下的电子输运性质

§2.4.1含时Schrodinger方程及其解

§2.4.2单界面透射率

§2.4.3双界面透射率

第三章电磁场参量和系统参量对含杂质量子线输运性质的影响

§3.1外场参量对电子输运性质的影响

§3.1.1外场频率对透射率的影响

§3.1.2外场强度对透射率的影响

§3.2系统参量对电子输运性质的影响

第四章总结和展望

§4.1全文总结

§4.2本论文的创新点

§4.3后续工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表及完成的论文

致谢

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