二维类石墨烯层状材料上量子点的研究

发布时间：2022-01-25 02:37

　　量子点作为实现量子计算的一种可能方式之一,受到了很多科研工作者的关注。本文主要对二维类石墨烯层状材料上的量子点在低温环境下的输运性质展开实验研究。不同于传统的半导体材料,二维类石墨烯层状材料有着更薄的厚度、更好的柔韧性以及更容易与不同衬底相连等优势。本文主要对两类二维材料上的量子点进行了研究：一是石墨烯：二是过渡金属二硫化物。具体来说,本文的主要内容包括：1.简单介绍研究背景,包括量子计算的基本概念及其物理实现的方法。针对半导体量子点,这一可能的量子计算物理实现方法,我们介绍了表述其的基本理论一一常相互作用模型。利用这个简单的模型,可以解释诸如库仑阻塞、库仑振荡、单量子点的库仑菱形图以及双量子点的蜂窝图等很多的基本实验现象。最后我们介绍了量子点接触QPC、光子辅助隧穿PAT以及量子点中的弛豫时间和退相干时间等相关概念。2.介绍了在二维材料量子点实验中使用到的微纳加工仪器。详细的介绍了不同样品的具体加工流程,并对其中的相关步骤和注意事项作了阐述和解释。最后简要介绍了实验中使用的低温测量平台以及外围电学测量仪器。3.简要介绍了石墨烯的基本性质以及鉴别石墨烯层数的方法。在此基础上,我们制备了... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：157 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２：横向（ａ）及垂直（ｂ）量子点结构示意图

才允许另一个电子跳进量子点，也就是说当第Ｎ个电子处于量子点中时，是不允??许有更多的电子进入量子点的。??如图１．４所示，通过调节施加在口电极上的电压Ｖｇ，可＾式使量子点的状态在库??仑阻塞（图１．４（ａ））和单电子隧穿（图１．４（ｂ））间变化。反映在宏观电流上，就是??一系列随着口电极电压Ｖｇ振荡的电流峰，这样的现象称为库仑振荡（Ｃｏｕｌｏｍｂ??ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ），如图Ｉ．４似所巧。显然，峰间距对应着增加能Ｅａｄｄ，我们可Ｗ由此获??取量子点内能谱的信息。在这里，我们需要强调的是由于口电极与量子点之间是??电容稱合，使得口电极电压的改变并不像源漏电极那样是完全作用在能级上。该??反映在实验上，源漏偏置电压与费米面的关系可Ｗ写作Ｈｅ｜吟Ｄ＝沁，这里取??／＾０?＝?〇。而对于口电极的情形，需要引入一个量，称为能量转换系数（Ｘ，定义为??ａ?＝?Ｅａｄｄ／ＡＶ

??隧穿。当偏压窗口变宽，直到与第Ｎ个电子的激发态相关联的化学势（图１．３（ｃ）??中的灰线）也落入窗口中时，电子可Ｗ通过两条路径隧穿过量子点，这会导致隧??穿电流的变化，我们可Ｗ由此得到激发态能谱巧。还可Ｗ进一步增加偏压，使??得偏压窗口大于増加能Ｅａｄｄ，此时始终会有电流流经量子点，库仑阻塞将被解除，??如图１．３灿）。??通常，在不同的口电压Ｖｇ下，测量流过量子点的电流或者微分电导随着源漏??电极间偏压变化ＶｓＤ变化的关系，可１＾得到如图１．５（３）所示的图形，称为库仑菱形??（Ｃｏｕｌｏｍｂ化ａｍｏｎｄ）。这样的测量方法被務为量子点输运测量。在菱形区域内，??由于库仑阻塞，量子点内的电子数保持恒定不变，没有电流流过量子点。而菱形??区域外


本文编号：3607748