鍺硅核殼型納米線器件量子輸運(yùn)性質(zhì)的實驗.pdf

1、本論文針對鍺硅核殼型納米線這種新型半導(dǎo)體材料中的空穴輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了低溫下量子輸運(yùn)性質(zhì)的實驗研究。主要側(cè)重于兩個方面：一是通過實驗測量弱反局域化來探討鍺硅核殼型納米線中的各種馳豫機(jī)制以及自旋軌道耦合相互作用；二是通過測量由超導(dǎo)材料做源漏電極的量子點(diǎn)器件來探討鍺硅核殼型納米線量子點(diǎn)中能級結(jié)構(gòu)與其旁邊電極中超導(dǎo)態(tài)的相互作用。
　　 本論文的主要內(nèi)容有：
　　 1. 簡單介紹論文中涉及到的與鍺硅核殼型納米線磁輸運(yùn)性質(zhì)相關(guān)的物理概

2、念。
　　 2. 簡單介紹了本論文中所涉及到的樣品器件在加工過程中需要用到的微納米加工儀器、工藝和技術(shù)，并詳細(xì)介紹了光刻、電子束曝光等重點(diǎn)工藝的技術(shù)技巧。然后對本論文中所用到的樣品和器件的加工流程做了細(xì)致的介紹。
　　 3. 從實驗角度，研究了普通金屬材料做電極時單根鍺硅核殼型納米線中空穴的弱反局域化現(xiàn)象。并由相應(yīng)的理論擬合出了空穴輸運(yùn)過程中各種馳豫機(jī)制對應(yīng)的特征量，更重要的是得到了此材料中自旋軌道耦合的強(qiáng)度。并發(fā)現(xiàn)這些

3、特征量和自旋軌道耦合強(qiáng)度都可由實驗可控參數(shù)調(diào)制。
　　 4. 研究了源漏電極為超導(dǎo)材料的鍺硅核殼型納米線量子點(diǎn)器件。發(fā)現(xiàn)在量子點(diǎn)與超導(dǎo)電極耦合較弱時，量子點(diǎn)的正常單空穴隧穿過程由于超導(dǎo)電極中打開的超導(dǎo)能隙而被抑制。
　　 5. 研究了同樣是源漏電極為超導(dǎo)材料的鍺硅核殼型納米線量子點(diǎn)器件，但是在量子點(diǎn)與超導(dǎo)電極耦合較強(qiáng)時，原來被超導(dǎo)電極中超導(dǎo)能隙抑制的量子點(diǎn)單空穴隧穿過程又被Andreev反射所增強(qiáng)。因而出現(xiàn)了Andree

4、v反射增強(qiáng)的量子點(diǎn)中相位相干的單空穴隧穿過程。
　　 6.在源漏電極為超導(dǎo)材料的鍺硅核殼型納米線量子點(diǎn)器件中，發(fā)現(xiàn)了高階的共隧穿過程，并伴隨有負(fù)微分電導(dǎo)現(xiàn)象。這些現(xiàn)象都是由于Andreev反射而引起的，并隨著超導(dǎo)電極失去超導(dǎo)特性而消失。
　　 7. 對以上實驗工作進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)本論文工作意義的同時，提出其中有待改進(jìn)之處。并對將來在鍺硅核殼型納米線上的量子輸運(yùn)實驗研究提出可行性建議。
　　 本論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)為：<

5、br>　　 1. 首次對鍺硅核殼型納米線在低溫下進(jìn)行了磁輸運(yùn)性質(zhì)的系統(tǒng)研究。
　　 2. 通過弱反局域化實驗，提取出了鍺硅核殼型納米線中的自旋軌道耦合強(qiáng)度，并發(fā)現(xiàn)此強(qiáng)度可被外電場調(diào)節(jié)。從而指出有望將來做出基于鍺硅核殼型納米線的自旋電子學(xué)器件。
　　 3. 對鍺硅核殼型納米線量子點(diǎn)器件在有超導(dǎo)電極耦合的情況下，針對不同的耦合強(qiáng)度進(jìn)行了實驗研究。加深了對超導(dǎo)電極與量子點(diǎn)相互作用中各種情形的理解。
　　 4.基于實驗