利用非平衡格林函數(shù)方法研究了量子點(diǎn)-Majorana費(fèi)米子體系的量子輸運(yùn)性質(zhì),得出了體系的微分電導(dǎo),譜函數(shù)以及自旋電流,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了討論.首先,研究了Majorana費(fèi)米子耦合平行量子點(diǎn)系統(tǒng)的量子輸運(yùn)性質(zhì).此時(shí),上下兩個(gè)量子點(diǎn)之間通過(guò)強(qiáng)自旋-軌道相互作用的半導(dǎo)體納米線耦合,并且同時(shí)與左右電極相連接,形成并聯(lián)結(jié)構(gòu).在合適的條件下,沉淀在s-波超導(dǎo)體表面的納米線的邊界將出現(xiàn)局域的Majorana費(fèi)米子.為了方便表達(dá),定義放置在上邊的量子點(diǎn)為量子點(diǎn)1,下邊的量子點(diǎn)為量子點(diǎn)2.與單量子點(diǎn)-Majorana費(fèi)米子體系相似,在零費(fèi)米能時(shí),每個(gè)通道的電導(dǎo)值恒為1/2(單位2e/h),與量子點(diǎn)和Majorana費(fèi)米子之間的耦合強(qiáng)度以及兩個(gè)量子點(diǎn)的連接方式無(wú)關(guān).固定量子點(diǎn)1和Majorana費(fèi)米子的耦合強(qiáng)度,量子點(diǎn)2和Majorana費(fèi)米子的耦合強(qiáng)度2λ較小時(shí)對(duì)量子點(diǎn)1的譜函數(shù)影響較大,而較大時(shí)對(duì)量子點(diǎn)2的譜函數(shù)具有較大的影響.調(diào)節(jié)量子點(diǎn)與電極的耦合參數(shù),可以使體系從并聯(lián)變化到串聯(lián),即左電極-量子點(diǎn)1-納米線-量子點(diǎn)2-右電極的連接方式.由于Majorana費(fèi)米子的影響,在串聯(lián)結(jié)構(gòu)下量子點(diǎn)的譜函數(shù)出現(xiàn)了三個(gè)共振峰.體系從串聯(lián)變化到并聯(lián)結(jié)構(gòu)時(shí),譜函數(shù)從三個(gè)共振峰變化到兩個(gè)共振峰.當(dāng)費(fèi)米能不為零時(shí),電導(dǎo)隨量子點(diǎn)能級(jí)的變化顯示出了不同的電導(dǎo)平臺(tái).兩個(gè)Majorana費(fèi)米子之間存在相互作用時(shí),兩個(gè)通道之間的干涉效應(yīng)將導(dǎo)致不對(duì)稱(chēng)的電導(dǎo)線型.其次,研究了對(duì)稱(chēng)雙極自旋池結(jié)構(gòu)下Majorana費(fèi)米子對(duì)量子點(diǎn)自旋電流和電荷電流的影響.此時(shí),左右電極的化學(xué)式與自旋相關(guān).由于Majorana費(fèi)米子態(tài)的渦旋性,只有自旋向下的電子與Majorana費(fèi)米子之間存在耦合作用,自旋向上電子的極化電流幾乎不受影響.自旋電流和電荷電流除共振峰外都隨量子點(diǎn)和Majorana費(fèi)米子之間耦合強(qiáng)度的增加而增大.無(wú)限增大耦合強(qiáng)度到一個(gè)理想值時(shí),自旋向下的極化電流變成一個(gè)與量子點(diǎn)能量無(wú)關(guān)的常量.同時(shí),自旋電流和電荷電流除了共振峰之外的能量都對(duì)應(yīng)一個(gè)有限的常數(shù)值.當(dāng)量子點(diǎn)耦合正常自旋極化的費(fèi)米子時(shí),自旋電流和電荷電流都與耦合強(qiáng)度的大小無(wú)關(guān).我們同時(shí)研究了自旋電流隨量子點(diǎn)Zeeman能的依賴(lài)關(guān)系,發(fā)現(xiàn)隨著Zeeman能的增大,其中的一個(gè)共振峰被強(qiáng)烈抑制.另一方面,隨著兩個(gè)Majorana費(fèi)米子之間耦合強(qiáng)度的增大,Majorana費(fèi)米子對(duì)體系的影響越來(lái)越弱.
【學(xué)位單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類(lèi)】：O413.1
【部分圖文】：

γ 和j,2γ 是厄米共軛的,因此它們是Majorana算符.圖1.1.2給出了Kitaev鏈的示意圖,上平面顯示了每個(gè)格點(diǎn)上的費(fèi)米子算符分裂成兩個(gè) Majorana 算符[47].圖 1.1.2 一維 Kitaev 鏈中“未成對(duì)”的 Majorana 費(fèi)米子示意圖.考慮一種簡(jiǎn)單情況,當(dāng) μ = 0和t = Δ時(shí)可以很容易理解 Majorana 的物理意義,此時(shí)把方程(1.1.4)式和(1.1.5)式代入哈密頓(1.1.3)式得1,2 1,11Nchain j jjH it γ γ +== ∑ . （1.1.8）事實(shí)上,方程(1.1.8)式在本質(zhì)上沒(méi)有發(fā)生變化,只是對(duì)角哈密頓量的另一種寫(xiě)法.類(lèi)似于方程(1.1.4)和(1.1.5)式

扛齦竦閔系姆衙鬃鈾惴?至殉閃礁?Majorana 算符[47].圖 1.1.2 一維 Kitaev 鏈中“未成對(duì)”的 Majorana 費(fèi)米子示意圖.考慮一種簡(jiǎn)單情況,當(dāng) μ = 0和t = Δ時(shí)可以很容易理解 Majorana 的物理意義,此時(shí)把方程(1.1.4)式和(1.1.5)式代入哈密頓(1.1.3)式得1,2 1,11Nchain j jjH it γ γ +== ∑ . （1.1.8）事實(shí)上,方程(1.1.8)式在本質(zhì)上沒(méi)有發(fā)生變化,只是對(duì)角哈密頓量的另一種寫(xiě)法.類(lèi)似于方程(1.1.4)和(1.1.5)式,可以寫(xiě)出費(fèi)米子的表達(dá)式.第 j 格點(diǎn)的費(fèi)米子可以分裂為兩個(gè) Majorana 費(fèi)米子

12 1 21(1 )2B = + γ γ. （1.1.16）當(dāng)系統(tǒng)中包含兩個(gè)以上的渦旋時(shí),算符的選擇需要滿足特殊要求,即當(dāng)交換渦旋1和渦旋 2 時(shí)其他的渦旋不受影響.如果逆時(shí)針?lè)较蛘{(diào)換渦旋 1 和渦旋 2,可以得到1 2γ → γ,2 1γ → γ ,通過(guò)編時(shí)算符12 1 2B = (1 γ γ) / 2描述.當(dāng)然,如果我們選擇的分支切割線的方向不同結(jié)果將有所不同,但是這并不重要,只要我們選定一個(gè)方向并沿著該方向進(jìn)行操作.
【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2850141