基本信息
- 項目名稱：
- 非對稱量子點中強耦合束縛極化子有效質(zhì)量的Rashba效應(yīng)
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- 本文根據(jù)Huybrechs強耦合極化子模型，考慮Rashba效應(yīng)自旋和軌道相互作用引起的影響下，研究了非對稱量子點中強耦合束縛極化子的性質(zhì)。采用改進的線性組合算符和幺正變換方法，得到了有效質(zhì)量與橫向和縱向受限強度、速率、變分頻率和束縛能量之間的關(guān)系。
- 詳細介紹：
- 近十年來，人們在低維納米尺度的體系中發(fā)現(xiàn)，自旋在很多性能方面比電荷更優(yōu)越，例如，退相干時間長、能耗低等，這就使得人們試圖利用自旋自由度來設(shè)計新一代的電子器件，一門新興的屬于凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的子學(xué)科——自旋電子學(xué)在近幾年出現(xiàn)，并迅速蓬勃發(fā)展起來，自旋電子學(xué)是研究自旋操控、自旋輸運、自旋流的特點等與自旋有關(guān)的學(xué)科。其目的是揭示與自旋有關(guān)的各種新現(xiàn)象，和實現(xiàn)自旋電子器件，以及進一步構(gòu)造量子計算機。 自旋流是自旋電子學(xué)中一個最重要的物理量，它是和電流相對應(yīng)的量。直觀地說，一個自旋流相當于自旋向上的電子向一邊運動，而同時自旋向下的電子向反方向運動。從2000年以來，人們對自旋流已展開了很多研究，目前實驗上已能產(chǎn)生自旋流，已實現(xiàn)對自旋流的探測，同時自旋流的一些基本特征和規(guī)律也被揭露和深入研究。 自旋軌道耦合，也稱自旋軌道相互作用，是自旋電子學(xué)中一個很重要的相互作用。在通常情況下，自旋軌道耦合很弱，可以忽略。但在一些半導(dǎo)體體系中卻表現(xiàn)出很強，而且它的耦合強度可以通過柵電壓來調(diào)節(jié)和控制。自旋軌道耦合的一個重要特點是，將電子的自旋和電子的軌道運動耦合起來，所以利用自旋軌道耦合，人們可以簡單方便地用外電場或外電壓來實現(xiàn)對自旋的控制和操縱。近年來，人們對自旋軌道耦合進行了深入的研究，已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一些由自旋軌道耦合所引起的有趣效應(yīng)，例如自旋霍爾效應(yīng)、持續(xù)自旋電流等。 自旋電子學(xué)是一個新興的開放的學(xué)科，近幾年來，人們已對這學(xué)科中的自旋流和自旋軌道耦合開展了大量的研究，并揭示了一些有趣的效應(yīng)和基本規(guī)律，例如，自旋軌道耦合引起的自旋霍爾效應(yīng)和持續(xù)自旋流，以及自旋流能產(chǎn)生電場和外電場對自旋流有力的作用等；也解決了一些問題，例如自旋流的產(chǎn)生等。但是這個領(lǐng)域仍然還是一個開放的領(lǐng)域，很多問題有待于我們解決和深入研究，例如自旋流的探測仍然是很困難的，遠遠沒有像測電流那么容易，還需要解決；內(nèi)在自旋霍爾效應(yīng)和持續(xù)自旋流還有待于實驗的證實，所以說自旋電子學(xué)仍然處于青年時代，將來會有更多的發(fā)展。 本文根據(jù)Huybrechs強耦合極化子模型，考慮Rashba效應(yīng)自旋和軌道相互作用引起的影響下，研究了非對稱量子點中強耦合束縛極化子的性質(zhì)。采用改進的線性組合算符和幺正變換方法，得到了有效質(zhì)量與橫向和縱向受限強度、速率、變分頻率和束縛能量之間的關(guān)系。以RbCl晶體為例進行了數(shù)值計算，結(jié)果表明，強耦合束縛極化子總的有效質(zhì)量由三部分組成；軌道和不同方向自旋之間的相互作用對束縛極化子的有效質(zhì)量有不同的影響。本論文對低維系統(tǒng)中的聲子效應(yīng)進行研究，不僅方法簡單，而且較之其他方法更深入和細致地研究了極化子問題，重點解決了低維系統(tǒng)中量子尺寸效應(yīng)。為具有特殊性質(zhì)的新材料、新器件的研制，特別是新的量子器件的設(shè)計和新現(xiàn)象的機理分析提供理論依據(jù)和最佳的研制方案。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 近十年來，人們在低維納米尺度的體系中發(fā)現(xiàn)，自旋在很多性能方面比電荷更優(yōu)越，例如，退相干時間長、能耗低等，這就使得人們試圖利用自旋自由度來設(shè)計新一代的電子器件，一門新興的屬于凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的子學(xué)科——自旋電子學(xué)在近幾年出現(xiàn)，并迅速蓬勃發(fā)展起來，自旋電子學(xué)是研究自旋操控、自旋輸運、自旋流的特點等與自旋有關(guān)的學(xué)科。其目的是揭示與自旋有關(guān)的各種新現(xiàn)象，和實現(xiàn)自旋電子器件，以及進一步構(gòu)造量子計算機。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 本項目所采用元激發(fā)方法對低維系統(tǒng)中的極化子Rashba效應(yīng)進行研究，不僅方法簡單，而且較之其他方法更深入和細致地研究了極化子問題，重點解決了低維系統(tǒng)中量子尺寸效應(yīng)。同時采用量子波導(dǎo)理論和傳遞矩陣方法研究電子輸運性質(zhì)。作品在量子點、量子線和量子阱以及極性膜中的聲子效應(yīng)等方面的研究將為具有特殊性質(zhì)的新材料、新器件的研制，特別是新的量子器件的設(shè)計和新現(xiàn)象的機理分析提供理論依據(jù)和最佳的研制方案。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 隨著近年來量子信息與量子計算科學(xué)的發(fā)展，半導(dǎo)體量子點方案由于其可集成的優(yōu)點被認為是未來實現(xiàn)量子計算機最可行的方案之一，因此半導(dǎo)體量子點的研究顯得更加迫切，而有很多研究工作是關(guān)于Rashba SO相互作用對電子系統(tǒng)的影響，但是，Rashba SO相互作用對束縛極化子的影響的研究到目前為止是尚不多見的。因此我們的作品非對稱量子點中強耦合極化子有效質(zhì)量的Rashba效應(yīng)更體現(xiàn)出重要性和實際價值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 近十年來，人們在低維納米尺度的體系中發(fā)現(xiàn)，自旋在很多性能方面比電荷更優(yōu)越，例如，退相干時間長、能耗低等，這就使得人們試圖利用自旋自由度來設(shè)計新一代的電子器件，一門新興的屬于凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的子學(xué)科—自旋電子學(xué)在近幾年出現(xiàn)，并迅速蓬勃發(fā)展起來，自旋電子學(xué)是研究自旋操控、自旋輸運、自旋流的特點等與自旋有關(guān)的學(xué)科。其目的是揭示與自旋有關(guān)的各種新現(xiàn)象，和實現(xiàn)自旋電子器件，以及進一步構(gòu)造量子計算機。近幾年來人們已對這學(xué)科開展了大量的研究，但是這個領(lǐng)域仍然還是一個開放的領(lǐng)域，很多問題有待于我們解決和深入研究，內(nèi)在自旋霍爾效應(yīng)和持續(xù)自旋流還有待于實驗的證實，所以說自旋電子學(xué)仍然處于青年時代，將來會有更多的發(fā)展。本文根據(jù)Huybrechs強耦合極化子模型，考慮Rashba效應(yīng)自旋和軌道相互作用引起的影響下，研究了非對稱量子點中強耦合束縛極化子的性質(zhì)。本論文對低維系統(tǒng)中的聲子效應(yīng)進行研究，不僅方法簡單，而且較之其他方法更深入和細致地研究了極化子問題，重點解決了低維系統(tǒng)中量子尺寸效應(yīng)。為具有特殊性質(zhì)的新材料、新器件的研制，特別是新的量子器件的設(shè)計和新現(xiàn)象的機理分析提供理論依據(jù)和最佳的研制方案。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- (1) Zhixin Li and Jinglin Xiao. Ground state lifetime of strong-coupling magnetopolaron in an asymmetry quantum dot. Modern Physics Letters B, 2009, 23(12). SCI 收錄 (2) Zhi-xin Li, Yu-wei Zhao, Jing-lin Xiao. Effects of spin on the properties of strong-coupled bound magnetopolaron in quantum dot. Physica B, 2009, 404. SCI 收錄 (3) Zhi-xin Li, Zhao-hua Ding and Jing-lin Xiao. Temperature Effect on Magnetopolaronic Vibrational Frequency in an Anisotropic Quantum Dot. Journal of Low Temperature Physics, 2010,159(5-6). SCI 收錄 (4) Li Zhi-xin and Xiao Jing-lin. Effects of spin on the ground-state energy of strong-coupled bound magnetopolaron in an asymmetric quantum dot. Modern Physics Letters B, 2010, SCI 收錄 (5) Li zhixin, Xiao jinglin. Effects of spin on the ground-state energy of strong-coupled bound magnetopolaron in an asymmetric quantum dot. Internal Journal Modern Physics B, 2010, SCI 收錄
同類課題研究水平概述
- Chen 等[ 1] 應(yīng)用二級微擾理論研究了厚度對拋物量子點中雜質(zhì)束縛磁極化子能級的影響。 Charrour 等[ 2] 在有效質(zhì)量近似下, 采用變分方法研究了磁場對拄型量子點中氫雜質(zhì)結(jié)合能的影響。 Nguyen 等[ 3] 采用僅有一個變分參量的嘗試波函數(shù)方法詳細地研究了拋物限制勢和磁場對量子點中氫雜質(zhì)的基態(tài)能量和結(jié)合能的影響。 Corella等[ 4] 利用變分法計算了磁場存在時氫化雜質(zhì)中球型量子點的基態(tài)能和結(jié)合能。 Wang[ 5]和Chen 等[ 6] 采用線性組合算符方法分別研究了半導(dǎo)體量子點中強耦合磁極化子的性質(zhì)和拋物量子點中弱耦合束縛磁極化子的性質(zhì)。 Li 等[ 7] 研究了自旋對晶體內(nèi)弱耦合磁極化子性質(zhì)的影響有很多研究工作是關(guān)于Rashba SO相互作用對電子系統(tǒng)的影響，但是，Rashba SO相互作用對束縛極化子的影響的研究到目前為止是尚不多見的。 [ 1] Chen C Y, Jin P W, Li W S, et al. T hickness effecton impur ity-bound polar onic ener gy lever s in a parabolic quantum dot in magnetic fields [ J ] . Phys Rev B, 1997, 56( 23) : 14913-14916. [ 2] Charr our R, Bouhassoune M, Fliyou M, et a l. Magnetic field effect on the binding ener gy of a hydrogenic impurity in cylindr ical quantum dot [ J] . Physica B,2000, 293: 137-143. [ 3]Nguyen V L, Nguyen M T, Nguyen T D. Magnetic effects of the binding ener gy of hydrogen impurities in quantum dots with par abolic confinements[ J] . Physica B, 2000, 242: 153- 159
