本文主要研究了石墨烯和贗自旋1狄拉克外爾費米系統(tǒng)中的絕熱量子泵浦的輸運性質(zhì)。通常的經(jīng)典泵浦是指系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)通過從系統(tǒng)外吸收能量,使系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生由低勢能向高勢能輸運物質(zhì)流的現(xiàn)象。而在介觀系統(tǒng)中,納米器件即使在不加任何偏置振蕩源的情況下,通過適當(dāng)調(diào)控系統(tǒng)某些參數(shù)隨時間周期性變化而產(chǎn)生直流電流和電壓的物理過程就叫做量子泵浦。不同材料結(jié)構(gòu),對泵浦電流的影響是很顯著的。贗自旋1狄拉克外爾費米系統(tǒng)是比較新的系統(tǒng),對于它的研究很有物理意義。本文基于散射矩陣?yán)碚摲椒ê徒^熱散射理論方法研究了石墨烯和贗自旋1狄拉克外爾費米系統(tǒng)的雙方勢壘結(jié)構(gòu)中的透射概率與入射角的關(guān)系,我們發(fā)現(xiàn)與普通材料的透射概率有很大差異。通常在普通材料中的雙方勢壘結(jié)構(gòu)的透射概率當(dāng)勢壘高時較小,當(dāng)勢壘比較低時透射概率較大,而其在某一能量值會發(fā)生共振隧穿,但是在石墨烯和贗自旋1狄拉克外爾費米系統(tǒng)的雙勢壘結(jié)構(gòu)中,由于它們在低能態(tài)色散關(guān)系的特殊性,當(dāng)入射角較小時,勢壘越高,其透射概率反而大,甚至完全隧穿,而且完全隧穿不是對應(yīng)于某個特定值而是一個連續(xù)范圍,這就是克萊因隧穿效應(yīng)。通過數(shù)值計算發(fā)現(xiàn)此結(jié)構(gòu)中的泵浦電流也存在特異性。發(fā)現(xiàn)在石墨烯中,當(dāng)其勢壘... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

絕熱量子泵浦[17]

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文6Aharonov-Bohm效應(yīng)[20]，安德森局域化的弱化現(xiàn)象[21]等，其中石墨烯在克萊因隧穿中電子與空穴的動量匹配需要用手征性或者贗自旋守恒來描述。石墨烯之所以具備一系列獨特的性質(zhì)是因為它的能帶不同于普通材料的圓形色散，而是具有類似于光錐的無能隙的線性色散特征，并且其在低能態(tài)下的狀態(tài)方程不是普通材料中的薛定諤方程，而是相對論的狄拉克方程。石墨烯被認(rèn)為是現(xiàn)代第一個具有研究意義的二維平面材料，這是因為二維平面材料在常溫下很難穩(wěn)定長期存在。1935年P(guān)eierts等人曾預(yù)言二維材料是不能存在的，這是因為熱漲落的影響[22]。而后不管是理論學(xué)家還是實驗研究者都贊同此觀點，并且此時也沒有人觀測到游離態(tài)的石墨烯和單原子片。直到2004年Novoselov[23]等人在以SiO2為襯底的材料中首次觀測到石墨烯，并且采用一種微機械剝離方法將石墨烯成功制備出來，還使用光子顯微鏡觀測到石墨烯，石墨烯之所以能夠穩(wěn)定長期存在，是因為它能夠在第三維度方向上發(fā)生微小的扭曲[24]。自從石墨烯被成功剝離出來后，人們對石墨烯進行了大量的研究，也獲得了很多喜人的成果，隨著研究的深入，人們逐漸意識到石墨烯在各個領(lǐng)域潛在用途，諸如石墨烯晶體管[25]，化學(xué)傳感器[26]等。1.2.2贗自旋1狄拉克外爾費米系統(tǒng)圖1-2(a)贗自旋1狄拉克外爾費米系統(tǒng)能帶圖[27]；(b)左圖為石墨烯的透射概率與角度依賴關(guān)系，右圖為贗自旋1狄拉克外爾費米系統(tǒng)的透射概率與角度依賴關(guān)系[27](a)(b)

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文16圖2-1一維單方勢壘結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示，這是一維有限高方勢壘的示意圖。圖中0U是勢壘的高度，L是勢壘寬度。電子可以從左電子庫或者右電子庫進入勢壘。根據(jù)薛定諤方程解出三個區(qū)域的波函數(shù)為：112211ii1ii211ii3ee0ee0eekxkxllkxkxkxkxrrxabxxabxLxabxL(2-3)式中1k是區(qū)域Ⅰ和Ⅲ的波函數(shù)的波矢，122mEk，2k是區(qū)域Ⅱ的散射波矢，0222mEUk，la，lb，1a，1b，ra，rb是各個區(qū)域入射或者出射波函數(shù)的振幅（系數(shù)）。根據(jù)此系統(tǒng)在該結(jié)構(gòu)模型下波函數(shù)和波函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)在x=0和x=L處連續(xù)，得：12""1223""230=000=（）（）（）（）（L）（L）（L）（L）(2-4)根據(jù)式（2-4），整理得：221122111111212111212111llllikLikLikLikLrrikLikLikLikLrrababikaikbikaikbababikaikbikaikbeeeeeeee(2-5)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Shot Noise of the Conductance through a Superconducting Barrier in Graphene[J]. 劉汨,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)



本文編號：3470489