【摘要】：本文基于介觀量子點(diǎn)概念上設(shè)計(jì)了幾種低維量子結(jié)構(gòu),采用非平衡態(tài)格林函數(shù)研究了其中的自旋熱電輸運(yùn)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)了一些新穎的自旋依賴的熱電輸運(yùn)性質(zhì),并指出其潛在的應(yīng)用價(jià)值,為新型熱電器件的設(shè)計(jì)提供了物理模型和理論依據(jù)。提出了與普通金屬電極弱耦合的AB環(huán)上嵌入了平行排列的雙量子點(diǎn)系統(tǒng),研究了其中的自旋熱電效應(yīng),發(fā)現(xiàn)在不與端口直接耦合的量子點(diǎn)上施加一個(gè)自旋偏壓,不借助任何外加磁場(chǎng)或引入其他磁性材料,兩個(gè)量子點(diǎn)電子之間存在的Heisenberg交換作用將誘發(fā)顯著的自旋熱電效應(yīng),并且該效應(yīng)可以通過磁通和Rashba自旋軌道耦合強(qiáng)度有效地進(jìn)行調(diào)控,指出該系統(tǒng)能夠獲得較大的自旋熱電優(yōu)值。概念上設(shè)計(jì)了嵌入磁雜質(zhì)量子點(diǎn)的AB環(huán)系統(tǒng),研究表明磁性雜質(zhì)與量子點(diǎn)內(nèi)電子的交換作用使系統(tǒng)獲得顯著的自旋輸出功和功率,其大小和方向均可通過門電壓有效地調(diào)控。AB環(huán)中的干涉相位項(xiàng),可以通過Rashba自旋軌道耦合強(qiáng)度和磁通調(diào)節(jié),因此自旋熱電輸出效率呈現(xiàn)鋸齒狀振蕩,從而可以方便地實(shí)現(xiàn)開/關(guān)的功能。設(shè)計(jì)了四端口量子點(diǎn)環(huán)系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)僅考慮Rashba自旋軌道耦合時(shí),系統(tǒng)中可以觀測(cè)到純自旋Nernst效應(yīng);在特定的Rashba自旋軌道耦合強(qiáng)度和磁通情況下,系統(tǒng)中將觀測(cè)到完全極化電流,其大小和極化方向都可以通過Rashba自旋軌道耦合強(qiáng)度和磁通調(diào)制。此外,還發(fā)現(xiàn)點(diǎn)內(nèi)庫侖排斥將顯著增大,Nernst系數(shù),其數(shù)值幾乎是不考慮庫侖排斥作用情況下的兩倍。研究了四端口平行排列雙量子點(diǎn)系統(tǒng)中的Nernst效應(yīng),研究表明端口中的磁化強(qiáng)度和方向能夠有效的調(diào)節(jié)該效應(yīng)。若磁矩反平行排列,系統(tǒng)中將會(huì)出現(xiàn)純自旋Nernst效應(yīng);若金屬端口變?yōu)殍F磁端口,電荷和自旋Nernst效應(yīng)共存。此外,點(diǎn)內(nèi)和點(diǎn)間的庫侖排斥勢(shì)能顯著增強(qiáng)Nernst效應(yīng),其數(shù)值甚至能達(dá)到?jīng)]有庫侖排斥作用時(shí)的100倍以上。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O471.1

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