量子点器件中自由自旋偏压诱导的自旋输送

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1、量子点器件中自由自旋偏压诱导的自旋输送作者姓名：檀卫南指导教师：公卫江讲师单位名称：理学院专业名称：应用物理学东北大学2010年6月东北大学毕业设计(论文)Quantumdotdevicesinthebias-inducedspin-freespindeliverybyTanWeinanSupervisor:LecturerGongWeiJiangNortheasternUniversityJune20101东北大学毕业设计(论文)毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：量子点器件中自由自旋偏压诱导的自旋输送设计(论文)的基本内容：1．低维半导体

2、材料的基本特性。2．研究受自旋偏压影响的电流、自旋流及自旋积累。3.量子点体系的电子输运谱中的Fano效应4．格林函数法求电子输运的电流5．翻译一篇英文文献毕业设计（论文）专题部分：题目：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期　2009—2010学年第一学期第　20　周指导教师签字：2010年　1　月15　　日1东北大学毕业设计(论文)目录任务书i中文摘要iiiABSTRACTv第1章绪论11.1低维半导体材料概述11.2准零维结构——量子点11.2.1什么是量子点

3、11.2.2量子点的分类11.2.3量子点结构材料的制备技术11.2.4量子点结构的奇异性质11.3耦合量子点结构5第2章非平衡态格林函数方法92.1非平衡态格林函数方法92.2Langreth定理、Dyson方程和运动方程112.2.1Langreth定理112.2.2Dyson方程112.2.3运动方程122.3线性电导公式12第3章双量子点结构中的电子输运性质173.1理论模型171东北大学毕业设计(论文)3.2数值结果和讨论203.2.1在有电场有磁场的情况下203.2.2在有电场没磁场的情况下223.2.3在考虑量子点的库仑力的情况下23第

4、4章结论37参考文献39结束语41附录1外文翻译43附录2外文原文1东北大学毕业设计(论文)1.1低维半导体材料概述1969年，半导体超晶格概念的提出以及随后成功地实现，成为凝聚态物理学和材料科学发展中的一个重要里程碑。从此，以半导体超晶格、量子阱、量子线和量子点为代表的低维半导体体系成为凝聚态物理的最活跃和最具生命力的前沿域之一。低维半导体材料通常是指除三维体材料外的二维、一维和零维材料；即电子在其中的运动在三维空间的一维或者多维都受到势垒的限制，自由度从3降为2、1甚至是0。低维半导体结构的能带人工可剪裁性、量子尺寸效应、共振隧穿效应和电子波量子

5、相干等属性使得低维半导体结构呈现出很多不同于传统半导体的新现象和效应，也使物理学的研究进入了一个崭新的科学领域一一介观领域，即研究对象介于宏观和微观之间的尺度。量子阱是一个非常薄的扁平半导体层，它夹在具有高导带能量的两层半导体之间，这两种半导体材料的导带底能量差把电子束缚在薄层里。如图1-1-1（a）所示，两种半导体S1和S2组成异质结，在异质结的sl一侧再联接上一层S2，就组成一个S2-S1-S2型的三层结构，如果中间的sl层厚度小到量子尺度，而且Sl的禁带宽度小于S2的禁带宽度，即:Egl

6、都必须越过一个势垒。由于有关尺寸是量子尺度，因此这样的体系称为量子阱。在量子阱中，载流子的运动在平行于阱壁的xy方向上不受势垒限制，在有效质量的概念下可以取任意动量，具有自由粒子的性质；但垂直于阱壁的z方向上受势垒限制，阱宽慰量子尺度，载流子在该方向上的运动表现为量子受限行为，其能量是量子化的，只能取一些分立的值。即：电子的运动是一维受限的。或者说：该体系中的载流子只是在二维空间中可以自由运动，只是一种准二维体系，图1.2为量子阱的能级示意图。在上个世纪80年代初，技术上，尤其是精确的石印技术的快速发展，似的把载流子限制在一维的结构—量子线成为现实。

7、若在量子阱平面内一个方向上再加以限制，并使其尺度减小到量子尺度，如图1-1-1（b）所示，则势阱成为线状。这样所得的结构称为量子线1东北大学毕业设计(论文)图1-1-1若再将量子线的长度也减到量子尺度，如果1-1-1（c）所示，则成为一个量子点。量子点是一个准零维体系，在其中的载流子在任何一个方向上都不能自由运动，载流子的运动是完全量子化的。图1-1-2:量子阱的能级示意图1.2准零维结构——量子点　1.2.1什么是量子点量子点通常是指由人工制造的尺寸为10nm~1m的微小晶体结构，其中含有1-1东北大学毕业设计(论文)1000个可被控制的电子。顾名

8、思义，量子点即是将材料的尺寸在三维空间进行约束，并达到一定的临界尺寸(抽象成一个点)后，材料的行为具有了量子