量子输运

摘要： 介观体系的电子输运为设计纳米尺度的纳米结构电子装置提供了理论依据。基于先前研究提出的传输矩阵方法,计算了十字型四终端量子点阵列体系模型的透射系数,并将该四终端体系模型转化成二终端模型,研究了相对于中间原点处非对称和对称的十字型量子点阵列体系的电子输运。结果表明:空间反转对称的十字型量子点阵列的透射率尖峰个数与量子点阵列上的量子点数相等,透射系数与入射电子能量、量子点宽度和量子点数有关,而与跃迁积分无关。

摘要： 石墨烯是一种特殊的二维材料,其独特的能带结构允许人们通过电场来调控其载流子的类型和浓度,因此,在构建双极型纳米电子器件方面具有潜在应用前景.本文基于紧束缚格点模型,利用非平衡格林函数方法及Landauer-Büttiker公式,研究了石墨烯p-n结在磁场中的电输运热耗散问题.在强磁场作用下,结的两边均处于量子霍尔相,存在拓扑保护的手性边缘态.直觉上,这种拓扑保护的手性边缘态应当是无热耗散的.但本文研究发现,当有耗散源时,尽管手性边缘态受到拓扑保护,热耗散却依然可以发生.对于完美的石墨烯,单极结输运时热耗散发生在体系边缘;偶极结输运时在体系边缘和结的界面处均可以发生热耗散.当无序存在时,无论单极结还是偶极结,无序均能增强热耗散.此外,本文还研究了不同位置处的电子能量分布,发现热耗散是否发生只取决于电子是否处于非平衡分布.这些结果表明拓扑只能保护电子的传播方向,却不能禁止热耗散的发生.

摘要： 硼烯是继石墨烯以来很有潜力的新型二维材料,本文采用格林函数方法结合Landauer-Büttiker公式,着重研究了电极-中心区连接方式、层间跃迁和在位能无序对双层硼烯纳米带电荷输运的影响,计算了双层硼烯纳米带的色散关系、透射谱以及电流-电压曲线.计算结果表明:双层硼烯纳米带均呈现金属行为,该现象与电极-中心区连接方式、层间跃迁以及无序均无关,定性解释了双层硼烯为金属的实验结果.当左右电极为单层硼烯时,体系透射谱不存在量子化电导平台,相应的电流小于左右电极均为双层硼烯纳米带的情况.电流与层间跃迁的关系依赖电极-中心区连接方式.当左右电极为双层硼烯时,随层间跃迁的增大,电流先增大后减小;当左右电极不相同时,随层间跃迁的增大,电流先迅速增大而后达到饱和;当左右电极为上(下)层硼烯时,随层间跃迁的增大,电流振荡下降(上升).最后发现双层硼烯纳米带的输运性能随无序强度的增大而减弱.

摘要： 在分子电子学领域中,设计分子的结构可以实现特定的功能.单分子二极管的整流行为是极具吸引力的器件功能之一.研究了对称分子和非对称分子结的电子输运,分别对应为四苯基和二嘧啶基二苯基单分子结,二者均是共价结合到两金属电极.与其同源对称嵌段相比,非对称二嵌段分子表现出明显的整流行为,且电子输运方向是从二苯基流向二嘧啶基.利用密度泛函理论(density functional theory,DFT)和非平衡格林函数(non-equilibrium Green's func-tion,NEGF)结合的第一性原理方法研究了单分子结的电子结构及其量子输运.电流-电压(I-V)曲线的非对称性可以用非对称分子二嵌段在偏压下由于电子态的局域性带来的非平衡效应进行解释.本理论计算定性上符合其他小组的实验结果,且尝试了不同的末端接触.结果发现,实验中的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,STM)针尖接触结构会一定程度地抵消非对称分子的整流效应,而STM针尖接触结构的结果分析也符合之前的理论预测.

摘要： 将最近建立的体系-热库纠缠定理(SBET)扩展到非平衡的情形.其中,任意体系与处于不同温度的多个高斯型热库环境相耦合.现有的SBET将体系-热库的纠缠响应函数与体系的局域响应函数联系起来,而扩展的理论则关注通过分子结的非平衡稳态量子输运流.新理论是基于广义Langevin方程建立的,它与量子情形下的非平衡热力学密切相关.

摘要： 为揭示硅-硫分子结的微观结构与电学输运性质的依赖关系,基于密度泛函理论结合非平衡格林函数方法,研究硅-1,6-己二硫醇-硅分子器件的结构及电子输运性质,分析该器件的零偏压电导以及电子透射谱.采用Gaussian 16软件包优化硅-1,6-己二硫醇-硅的原子团簇结构,从中选取8组稳定的原子团簇结构构建了分子结模型,再用VASP软件对分子结进行结构优化,计算了分子结的零偏压电导及电子透射谱.结果表明,硅-硫分子结与基于金属电极所构建的金-硫分子结存在显著不同,硅-硫分子结的微观结构对其电学输运性质有至关重要的影响硅-硫分子结的微观结构对零偏压电导及透射谱等电输运性质有重要影响.研究结果可为理解基于硅-1,6-己二硫醇-硅分子器件的自组装单分子膜的结构和性质提供参考.

摘要： 聚偏二氟乙烯(PVDF)分子因其组成元素的轻量性、结构直线性及铁电性等优良性质被广泛研究和应用在化工和电气领域.文章设计了一类以PVDF分子链为散射区,石墨烯纳米带为电极材料构建的分子器件.采用密度泛函理论结合非平衡格林函数理论方法计算了该类型分子器件的量子输运性质.文章设计改变PVDF分子链垂直于输运方向的旋转角度,结构和极化性质也随之变化,进而引起了器件输运性质的变化.输运性质的开关比最大可以达到三个数量级,这些结构可以作为电子元器件应用在电子器件领域.PVDF器件输运性质变化与极化性质变化的相关性为实现不同维度的信号测量提供了一种新的设计思路.

摘要： 介观系统的量子输运理论为设计和实现具有优良性能的量子器件提供了物理模型和依据。基于紧束缚模型散射区格点上能量波动的二终端系统透射系数的传输矩阵方法,提出了二维T型三终端量子点阵列模型,并将其转化成二终端模型去探讨,分别研究了相对于中间原点的非对称电极和对称电极的T型量子点阵列的电子输运。结果表明:对于非对称的T型量子点阵列,其透射率的尖峰个数与输入端量子点数相等;而对于对称的T型量子点阵列,其透射率的尖峰个数与左右端量子点数相等。此外,透射系数与跃迁积分和量子点数有关,而与量子点宽度无关。

摘要： 本文讲述了ITO-Si界面层模拟模型的建立，分析了界面层光电性质的模拟探索，总结了模拟结果对ITO-Si异质结光伏性能的预测，a-SiOx(In)是一种宽禁带具有良好的隧穿和钝化功能的半导体材料，此种单结太阳电池在表面制绒、背钝化后，模拟开路电压可到0.711V，短路电流可达41.28mA/cm2，转换效率81.58%，填充因子23.96%等方面的结论。

摘要： 一种电子输运通道为斜跃迁‑微带型的量子级联红外探测器，包括：一衬底；一下接触层，其外延于衬底上；一功能层，其外延于下接触层上面；一上接触层，其外延于功能层上；一上接触电极，其制作在上接触层的表面；一下接触电极，其制作在下接触层的表面，位于功能层的周围。本发明具有低噪声的同时具有高的响应率。

摘要： 本发明提供一种P型GaN量子阱器件输运特性的EDA算法、应用及仿真方法，该EDA算法是基于k×p微扰算法建立，对GaN/AlN异质结量子阱的价带子带结构进行仿真，可有效用于仿真GaN/AlN异质结量子阱二维空穴气输运特性，并能够将多种物理效应置于同一框架之下，通过量子力学层面，独立分析多个性质等参数与空穴迁移率之间的微观耦合关系，为提升P型GaN器件的输运特性提供重要的技术基础。

摘要： 本发明涉及一种常温混相配体交换用于调控红外胶体量子点带状输运的方法及应用，属于光电传感器材料制备技术领域。它包括在硫汞系胶体量子点合成中，在常温下采用短链2‑巯基乙醇替换如油胺长链配体并将胶体量子点转移至极性溶液中，还包括向极性溶液中加入汞盐或硫化物实现对量子点的n型或p型掺杂，以及在成膜后采用乙二硫醇替换量子点表面的短链2‑巯基乙醇。本发明通过构建量子点与配体之间合适的能级匹配，有利于提高量子点间耦合，提高了量子点薄膜的电子传输性能，且可通过对量子点表面的修饰实现量子点的可调式掺杂。

摘要： 一种电子输运通道为斜跃迁‑微带型的量子级联红外探测器，包括：一衬底；一下接触层，其外延于衬底上；一功能层，其外延于下接触层上面；一上接触层，其外延于功能层上；一上接触电极，其制作在上接触层的表面；一下接触电极，其制作在下接触层的表面，位于功能层的周围。本发明具有低噪声的同时具有高的响应率。

摘要： 本发明提供基于纳米粒子点阵量子输运特性的振动传感器，包括金属纳米粒子点阵(1)、带有微电极(3)的悬臂梁(2)、基础(4)和质块(5)；其中，纳米粒子点阵(1)制备于悬臂梁(2)表面且位于一对微电极(3)之间；悬臂梁(2)呈现长条状，一端固定于基础(4)上，另一端为自由端；在悬臂梁(2)的自由端附着质块(5)；以金属纳米粒子点阵(1)作为传感器的敏感材料；构成纳米粒子点阵(1)的材料是各种金属，纳米粒子的粒径为1‑500nm，纳米粒子的覆盖率在0.3‑0.99个单层之间。

摘要： 本发明涉及一种基于纳米粒子点阵量子输运的原子力显微微悬臂，包括：一个AFM探针针尖(1)；一个悬臂梁(4)；至少一组附着于悬臂梁(4)表面的纳米粒子点阵(3)；至少一对位于悬臂梁(4)表面用于测量纳米粒子点阵(3)电阻值的微电极(2)。发明中的AFM探针针尖(1)与样品间的作用力信息能通过悬臂梁(4)的弯曲程度反馈给纳米粒子点阵(3)，引起纳米粒子点阵(3)的隧穿电阻(或电导)变化，进而通过微电极(2)测量此电阻(或电导)的改变量就能获取样品的表面结构信息。本发明提供了一种利用纳米粒子点阵的电学量信号替代现有的激光信号作为AFM探针的测量信号，能有效降低AFM仪器的制造成本且进一步使其小型化成为可能。

摘要： 本发明公开了一种循环神经网络模拟量子输运过程中的量子条件主方程的模拟方法，包括：建立循环神经网络，循环神经网络为长短时记忆网络；长短时记忆网络包括T个按时间顺序排列的LSTM细胞，每个LSTM细胞具有输入值xt和输出值ht，LSTM细胞内具有参数(W,b)；将根据量子条件主方程得到的电流的散粒噪声谱S(ω)，替代输入值xt；利用量子条件主方程中的密度矩阵迹，替代输出值ht；利用前后时刻的量子条件主方程中的密度矩阵迹之间联系，替代参数(W,b)。本发明建立了循环神经网络中的长短时记忆网络和量子条件主方程的联系，利用量子系统产生的散粒噪声谱的数据，解决求解量子条件主方程时方程无限循环闭合的难题，实现循环神经网络对量子条件主方程的模拟。

摘要： 本申请涉及半导体器件领域，公开了拓扑PN结及其制备方法和拓扑量子输运特性的调节方法，拓扑PN结包括衬底、电极、P型区和N型区；所述P型区与一所述电极相接，所述N型区与另一所述电极相接，所述N型区与所述P型区之间形成空间电荷区；所述P型区为P型掺杂的拓扑半导体，所述N型区为N型掺杂的拓扑半导体。本申请提供了一种新型的基于拓扑半导体的拓扑PN结，可以充分利用半导体具有能隙且易于调控的优势，可以有效实现拓扑量子输运特性的单向开启。

摘要： 本发明提供基于纳米粒子点阵量子输运特性的振动传感器，包括金属纳米粒子点阵(1)、带有微电极(3)的悬臂梁(2)、基础(4)和质块(5)；其中，纳米粒子点阵(1)制备于悬臂梁(2)表面且位于一对微电极(3)之间；悬臂梁(2)呈现长条状，一端固定于基础(4)上，另一端为自由端；在悬臂梁(2)的自由端附着质块(5)；以金属纳米粒子点阵(1)作为传感器的敏感材料；构成纳米粒子点阵(1)的材料是各种金属，纳米粒子的粒径为1-500nm，纳米粒子的覆盖率在0.3-0.99个单层之间。

摘要： 本发明涉及一种基于纳米粒子点阵量子输运的原子力显微微悬臂，包括：一个AFM探针针尖(1)；一个悬臂梁(4)；至少一组附着于悬臂梁(4)表面的纳米粒子点阵(3)；至少一对位于悬臂梁(4)表面用于测量纳米粒子点阵(3)电阻值的微电极(2)。本发明中的AFM探针针尖(1)与样品间的作用力信息能通过悬臂梁(4)的弯曲程度反馈给纳米粒子点阵(3)，引起纳米粒子点阵(3)的隧穿电阻(或电导)变化，进而通过微电极(2)测量此电阻(或电导)的改变量就能获取样品的表面结构信息。本发明提供了一种利用纳米粒子点阵的电学量信号替代现有的激光信号作为AFM探针的测量信号，能有效降低AFM仪器的制造成本且进一步使其小型化成为可能。