納米器件中電子輸運的系統(tǒng)分析.pdf

1、隨著納米器件的制備技術(shù)日益提高，量子輸運的理論研究越來越得到重視。研究納米體系中的輸運可以為我們提供一種微觀視角，從而理解納米器件中的各種特性，為未來各種新的納米器件的制備提供理論參考。在一個納米器件中，信息的傳播需要依靠傳播子，如電子，聲子，磁振子，自旋等，其中電子最為常見。在以往的研究中，電流、電導(dǎo)等特性首先得到關(guān)注，器件中電子傳播的各種細節(jié)比如各種模式的信息往往被忽略。所以，我們需要一個可靠又方便的理論工具在來處理納米體系中的電子

2、輸運的細節(jié)信息。本文從量子輸運體系的基本模型和現(xiàn)有理論出發(fā)，分析和研究了格林函數(shù)，散射矩陣和Bloch理論，通過將格林函數(shù)和Bloch理論相結(jié)合，找到了一種普遍適用的模式分析法。該方法可專門用于研究納米器件中的各種模式的詳細信息，也可以作為一種可隨時調(diào)用的工具出現(xiàn)在其他納米體系的研究中，用于分析其中的模式信息。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了一般量子體系的基本模型，闡述了Bloch理論，散射矩陣與格林函數(shù)的基本概念。在緊束縛表象

3、下，通過對周期性結(jié)構(gòu)的體系中的Bloch本征模的求解，所得到的Bloch傳播矩陣來描述體系內(nèi)的波函數(shù)的傳播過程。我們重點研究了復(fù)雜體系如耦合矩陣為奇異矩陣和多層結(jié)構(gòu)的情況，擴展了Bloch理論的適用范圍，并套用格林函數(shù)中的概念，對Bloch波進行了解析延拓，得到了超前和延遲的Bloch本征模。⑵在充分了解Bloch理論的基礎(chǔ)上，將格林函數(shù)與其相結(jié)合，用Bloch語言來表述格林函數(shù)格林函數(shù)理論中的各個量，如表面格林函數(shù)，自能，線寬等，最后

4、得出了兩種理論的等價性。兩種理論中各個量的對應(yīng)關(guān)系也對我們理解這些量的物理意義有很大幫助。⑶證明Γ1/2L/R需要Bloch本征模來定義才能確保其唯一性，說明Γ1/2L/R連接了兩種方法。通過格林函數(shù)的輔助，Bloch本征模的求解過程也可以大大簡化，并繞過復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法，得到體系的模式信息，并由Fisher-Lee關(guān)系式得到各個模式的輸運信息。這個過程稱之為模式分析法。模式分析法由于和格林函數(shù)的緊密結(jié)合使其較之單純的Bloch理論和模式