GaAs與AlGaAs構(gòu)成的量子線中的電子輸運(yùn)特性.pdf

1、量子線是繼超晶格和量子阱之后，于上個世紀(jì)80年代中后期和量子點同時發(fā)展起來的一種新型低維量子結(jié)構(gòu)。是低維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)家族中的一個代表性成員。介觀器件的工作原理主要依賴于電子的隧穿，在很多情況下量子線又是信息傳輸?shù)闹饕d體。由于空間受限，電子的行為可能受多方面的影響。例如雜質(zhì)、量子線的界面材質(zhì)不均勻等不理想因素會明顯影響其傳輸特性，進(jìn)而影響器件的性能。因此研究不理想因素對電子在量子線中的輸運(yùn)特性的的影響，既具有重要的理論價值，也具有重要的實

2、際應(yīng)用背景。為此我們對于材料GaAs和AlδGa1-δAs組成的量子線的輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了理論研究。對于準(zhǔn)一維介觀結(jié)構(gòu)的量子線，其中的電子不能再被視為經(jīng)典的粒子，運(yùn)動的電子具有波粒二象性。這樣量子相干自然地包括在Landauer-Büttiker理論中。Landauer-Büttiker輸運(yùn)理論是在介觀體系中最為廣泛使用的量子輸運(yùn)理論。
　　本研究利用Landauer-Büttiker公式和傳遞矩陣方法來研究由兩種不同材料組成的量子線

3、中的電子輸運(yùn)性質(zhì)。獲得了一些創(chuàng)新性的研究成果。首先我們對于GaAs-AlδGa1-δAs型量子線的輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行理論研究。我們采用有效質(zhì)量近似的框架，通過解量子線體系的三維薛定諤方程，得到波函數(shù)與能量的表達(dá)式。應(yīng)用適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件和傳遞矩陣方法得到體系的傳遞矩陣，并且給出矩陣元的具體表達(dá)式。結(jié)果表明傳遞矩陣的矩陣元與電子在不同材料中的有效質(zhì)量相關(guān)。這體現(xiàn)了材料對于量子線中電子輸運(yùn)性質(zhì)的影響。我們通過傳遞矩陣元進(jìn)一步給出透射系數(shù)的表達(dá)式。結(jié)果

4、表明量子線體系的透射系數(shù)與入射電子能量，量子線寬度，材料的選取等因素密切相關(guān)。利用Landauer-Büttiker公式，由透射系數(shù)得到了量子線體系的電導(dǎo)。運(yùn)用數(shù)值運(yùn)算我們給出了透射系數(shù)與電導(dǎo)隨著入射電子能量的變化曲線。清晰的反映了由兩種不同材料組成的量子線的電子輸運(yùn)性質(zhì)。結(jié)果表明透射系數(shù)與電導(dǎo)隨著入射電子能量的增加而增大，最終趨近于定值1。我們還研究了量子線寬度對于電子輸運(yùn)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明隨著量子線寬度的增加，透射系數(shù)逐漸減小。進(jìn)

5、一步，我們對于GaAs-AlδGa1-δAs-GaAs型量子線的輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行理論研究。我們應(yīng)用傳遞矩陣方法得到分區(qū)的傳遞矩陣，總的傳遞矩陣為分區(qū)的傳遞矩陣之積。這樣我們得到了透射系數(shù)與電導(dǎo)的表達(dá)式。通過數(shù)值計算我們得到了這樣的結(jié)論，勢壘的寬度越大，透射系數(shù)越小。δ越小，透射系數(shù)和電導(dǎo)的取值越大。透射系數(shù)與電導(dǎo)的變化趨勢基本一致?？傊?，我們運(yùn)用傳遞矩陣的方法對不同材料組成的量子線的輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了理論研究，結(jié)果表明其輸運(yùn)性質(zhì)受到多方面因素的