量子點作為實現(xiàn)量子計算的一種可能方式之一,受到了很多科研工作者的關(guān)注。本文主要對二維類石墨烯層狀材料上的量子點在低溫環(huán)境下的輸運性質(zhì)展開實驗研究。不同于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料,二維類石墨烯層狀材料有著更薄的厚度、更好的柔韌性以及更容易與不同襯底相連等優(yōu)勢。本文主要對兩類二維材料上的量子點進(jìn)行了研究：一是石墨烯：二是過渡金屬二硫化物。具體來說,本文的主要內(nèi)容包括：1.簡單介紹研究背景,包括量子計算的基本概念及其物理實現(xiàn)的方法。針對半導(dǎo)體量子點,這一可能的量子計算物理實現(xiàn)方法,我們介紹了表述其的基本理論一一常相互作用模型。利用這個簡單的模型,可以解釋諸如庫侖阻塞、庫侖振蕩、單量子點的庫侖菱形圖以及雙量子點的蜂窩圖等很多的基本實驗現(xiàn)象。最后我們介紹了量子點接觸QPC、光子輔助隧穿PAT以及量子點中的弛豫時間和退相干時間等相關(guān)概念。2.介紹了在二維材料量子點實驗中使用到的微納加工儀器。詳細(xì)的介紹了不同樣品的具體加工流程,并對其中的相關(guān)步驟和注意事項作了闡述和解釋。最后簡要介紹了實驗中使用的低溫測量平臺以及外圍電學(xué)測量儀器。3.簡要介紹了石墨烯的基本性質(zhì)以及鑒別石墨烯層數(shù)的方法。在此基礎(chǔ)上,我們制備了... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２：橫向（ａ）及垂直（ｂ）量子點結(jié)構(gòu)示意圖

才允許另一個電子跳進(jìn)量子點，也就是說當(dāng)?shù)冢蝹�電子處于量子點中時，是不允??許有更多的電子進(jìn)入量子點的。??如圖１．４所示，通過調(diào)節(jié)施加在口電極上的電壓Ｖｇ，可＾式使量子點的狀態(tài)在庫??侖阻塞（圖１．４（ａ））和單電子隧穿（圖１．４（ｂ））間變化。反映在宏觀電流上，就是??一系列隨著口電極電壓Ｖｇ振蕩的電流峰，這樣的現(xiàn)象稱為庫侖振蕩（Ｃｏｕｌｏｍｂ??ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ），如圖Ｉ．４似所巧。顯然，峰間距對應(yīng)著增加能Ｅａｄｄ，我們可Ｗ由此獲??取量子點內(nèi)能譜的信息。在這里，我們需要強調(diào)的是由于口電極與量子點之間是??電容稱合，使得口電極電壓的改變并不像源漏電極那樣是完全作用在能級上。該??反映在實驗上，源漏偏置電壓與費米面的關(guān)系可Ｗ寫作Ｈｅ｜吟Ｄ＝沁，這里取??／＾０?＝?〇。而對于口電極的情形，需要引入一個量，稱為能量轉(zhuǎn)換系數(shù)（Ｘ，定義為??ａ?＝?Ｅａｄｄ／ＡＶ

??隧穿。當(dāng)偏壓窗口變寬，直到與第Ｎ個電子的激發(fā)態(tài)相關(guān)聯(lián)的化學(xué)勢（圖１．３（ｃ）??中的灰線）也落入窗口中時，電子可Ｗ通過兩條路徑隧穿過量子點，這會導(dǎo)致隧??穿電流的變化，我們可Ｗ由此得到激發(fā)態(tài)能譜巧。還可Ｗ進(jìn)一步增加偏壓，使??得偏壓窗口大于増加能Ｅａｄｄ，此時始終會有電流流經(jīng)量子點，庫侖阻塞將被解除，??如圖１．３燦）。??通常，在不同的口電壓Ｖｇ下，測量流過量子點的電流或者微分電導(dǎo)隨著源漏??電極間偏壓變化ＶｓＤ變化的關(guān)系，可１＾得到如圖１．５（３）所示的圖形，稱為庫侖菱形??（Ｃｏｕｌｏｍｂ化ａｍｏｎｄ）。這樣的測量方法被務(wù)為量子點輸運測量。在菱形區(qū)域內(nèi)，??由于庫侖阻塞，量子點內(nèi)的電子數(shù)保持恒定不變，沒有電流流過量子點。而菱形??區(qū)域外


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