基于赝自旋1狄拉克外尔费米系统的绝热量子泵浦的研究
发布时间：2021-11-01 17:17
本文主要研究了石墨烯和赝自旋1狄拉克外尔费米系统中的绝热量子泵浦的输运性质。通常的经典泵浦是指系统内的物质通过从系统外吸收能量,使系统内发生由低势能向高势能输运物质流的现象。而在介观系统中,纳米器件即使在不加任何偏置振荡源的情况下,通过适当调控系统某些参数随时间周期性变化而产生直流电流和电压的物理过程就叫做量子泵浦。不同材料结构,对泵浦电流的影响是很显著的。赝自旋1狄拉克外尔费米系统是比较新的系统,对于它的研究很有物理意义。本文基于散射矩阵理论方法和绝热散射理论方法研究了石墨烯和赝自旋1狄拉克外尔费米系统的双方势垒结构中的透射概率与入射角的关系,我们发现与普通材料的透射概率有很大差异。通常在普通材料中的双方势垒结构的透射概率当势垒高时较小,当势垒比较低时透射概率较大,而其在某一能量值会发生共振隧穿,但是在石墨烯和赝自旋1狄拉克外尔费米系统的双势垒结构中,由于它们在低能态色散关系的特殊性,当入射角较小时,势垒越高,其透射概率反而大,甚至完全隧穿,而且完全隧穿不是对应于某个特定值而是一个连续范围,这就是克莱因隧穿效应。通过数值计算发现此结构中的泵浦电流也存在特异性。发现在石墨烯中,当其势垒...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
绝热量子泵浦[17]
华南理工大学硕士学位论文6Aharonov-Bohm效应[20]，安德森局域化的弱化现象[21]等，其中石墨烯在克莱因隧穿中电子与空穴的动量匹配需要用手征性或者赝自旋守恒来描述。石墨烯之所以具备一系列独特的性质是因为它的能带不同于普通材料的圆形色散，而是具有类似于光锥的无能隙的线性色散特征，并且其在低能态下的状态方程不是普通材料中的薛定谔方程，而是相对论的狄拉克方程。石墨烯被认为是现代第一个具有研究意义的二维平面材料，这是因为二维平面材料在常温下很难稳定长期存在。1935年Peierts等人曾预言二维材料是不能存在的，这是因为热涨落的影响[22]。而后不管是理论学家还是实验研究者都赞同此观点，并且此时也没有人观测到游离态的石墨烯和单原子片。直到2004年Novoselov[23]等人在以SiO2为衬底的材料中首次观测到石墨烯，并且采用一种微机械剥离方法将石墨烯成功制备出来，还使用光子显微镜观测到石墨烯，石墨烯之所以能够稳定长期存在，是因为它能够在第三维度方向上发生微小的扭曲[24]。自从石墨烯被成功剥离出来后，人们对石墨烯进行了大量的研究，也获得了很多喜人的成果，随着研究的深入，人们逐渐意识到石墨烯在各个领域潜在用途，诸如石墨烯晶体管[25]，化学传感器[26]等。1.2.2赝自旋1狄拉克外尔费米系统图1-2(a)赝自旋1狄拉克外尔费米系统能带图[27]；(b)左图为石墨烯的透射概率与角度依赖关系，右图为赝自旋1狄拉克外尔费米系统的透射概率与角度依赖关系[27](a)(b)
华南理工大学硕士学位论文16图2-1一维单方势垒结构图如图2-1所示，这是一维有限高方势垒的示意图。图中0U是势垒的高度，L是势垒宽度。电子可以从左电子库或者右电子库进入势垒。根据薛定谔方程解出三个区域的波函数为：112211ii1ii211ii3ee0ee0eekxkxllkxkxkxkxrrxabxxabxLxabxL(2-3)式中1k是区域Ⅰ和Ⅲ的波函数的波矢，122mEk，2k是区域Ⅱ的散射波矢，0222mEUk，la，lb，1a，1b，ra，rb是各个区域入射或者出射波函数的振幅（系数）。根据此系统在该结构模型下波函数和波函数的一阶导数在x=0和x=L处连续，得：12""1223""230=000=（）（）（）（）（L）（L）（L）（L）(2-4)根据式（2-4），整理得：221122111111212111212111llllikLikLikLikLrrikLikLikLikLrrababikaikbikaikbababikaikbikaikbeeeeeeee(2-5)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Shot Noise of the Conductance through a Superconducting Barrier in Graphene[J]. 刘汨,朱瑞. Chinese Physics Letters. 2015 (12)
[2]A scattering matrix approach to quantum pumping:beyond the small-AC-driving-amplitude limit[J]. 朱瑞. Chinese Physics B. 2010(12)
本文编号：3470489
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
绝热量子泵浦[17]
华南理工大学硕士学位论文6Aharonov-Bohm效应[20]，安德森局域化的弱化现象[21]等，其中石墨烯在克莱因隧穿中电子与空穴的动量匹配需要用手征性或者赝自旋守恒来描述。石墨烯之所以具备一系列独特的性质是因为它的能带不同于普通材料的圆形色散，而是具有类似于光锥的无能隙的线性色散特征，并且其在低能态下的状态方程不是普通材料中的薛定谔方程，而是相对论的狄拉克方程。石墨烯被认为是现代第一个具有研究意义的二维平面材料，这是因为二维平面材料在常温下很难稳定长期存在。1935年Peierts等人曾预言二维材料是不能存在的，这是因为热涨落的影响[22]。而后不管是理论学家还是实验研究者都赞同此观点，并且此时也没有人观测到游离态的石墨烯和单原子片。直到2004年Novoselov[23]等人在以SiO2为衬底的材料中首次观测到石墨烯，并且采用一种微机械剥离方法将石墨烯成功制备出来，还使用光子显微镜观测到石墨烯，石墨烯之所以能够稳定长期存在，是因为它能够在第三维度方向上发生微小的扭曲[24]。自从石墨烯被成功剥离出来后，人们对石墨烯进行了大量的研究，也获得了很多喜人的成果，随着研究的深入，人们逐渐意识到石墨烯在各个领域潜在用途，诸如石墨烯晶体管[25]，化学传感器[26]等。1.2.2赝自旋1狄拉克外尔费米系统图1-2(a)赝自旋1狄拉克外尔费米系统能带图[27]；(b)左图为石墨烯的透射概率与角度依赖关系，右图为赝自旋1狄拉克外尔费米系统的透射概率与角度依赖关系[27](a)(b)
华南理工大学硕士学位论文16图2-1一维单方势垒结构图如图2-1所示，这是一维有限高方势垒的示意图。图中0U是势垒的高度，L是势垒宽度。电子可以从左电子库或者右电子库进入势垒。根据薛定谔方程解出三个区域的波函数为：112211ii1ii211ii3ee0ee0eekxkxllkxkxkxkxrrxabxxabxLxabxL(2-3)式中1k是区域Ⅰ和Ⅲ的波函数的波矢，122mEk，2k是区域Ⅱ的散射波矢，0222mEUk，la，lb，1a，1b，ra，rb是各个区域入射或者出射波函数的振幅（系数）。根据此系统在该结构模型下波函数和波函数的一阶导数在x=0和x=L处连续，得：12""1223""230=000=（）（）（）（）（L）（L）（L）（L）(2-4)根据式（2-4），整理得：221122111111212111212111llllikLikLikLikLrrikLikLikLikLrrababikaikbikaikbababikaikbikaikbeeeeeeee(2-5)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Shot Noise of the Conductance through a Superconducting Barrier in Graphene[J]. 刘汨,朱瑞. Chinese Physics Letters. 2015 (12)
[2]A scattering matrix approach to quantum pumping:beyond the small-AC-driving-amplitude limit[J]. 朱瑞. Chinese Physics B. 2010(12)
本文编号：3470489
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3470489.html
