低維納米結(jié)構(gòu)的態(tài)密度及輸運(yùn)特性的數(shù)值計算研究.pdf

1、低維材料的態(tài)密度與輸運(yùn)特性研究是表征固態(tài)材料和器件的重要手段。本論文首先利用時間演化方法研究了一維原子鏈和石墨烯納米帶的態(tài)密度，比較了不同時間演化算法的計算效率，為后續(xù)大尺寸材料的態(tài)密度研究奠定了基礎(chǔ)；我們還利用散射矩陣方法研究了含馬約拉納束縛態(tài)的T型結(jié)構(gòu)的輸運(yùn)特性，以用于表征馬約拉納束縛態(tài)。
　　本文的主要的研究結(jié)果如下：
　　計算能態(tài)密度的傳統(tǒng)方法依賴于靜態(tài)哈密頓量的性質(zhì)。但是，對于自由度較大的固態(tài)材料，這一方法的計算量

2、非常巨大，在實(shí)際應(yīng)用中有很大的局限性。本論文采用時間演化方法，通過計算波函數(shù)的時間演化性質(zhì)，研究了低維材料的態(tài)密度性質(zhì)。相比靜態(tài)哈密頓方法而言，這一方法的計算量大大降低，其計算復(fù)雜度隨著系統(tǒng)尺度線性增加。我們將這一方法應(yīng)用在一維原子鏈結(jié)構(gòu)，研究其態(tài)密度的性質(zhì)，并比較了兩種時間演化算法：切比雪夫方法和 Crank-Nicolson方法。結(jié)果表明，切比雪夫方法的計算效率更高。這為后續(xù)大尺度材料的能態(tài)密度分析提供了參考依據(jù)，并為低維結(jié)構(gòu)的光電

3、導(dǎo)等物理性質(zhì)的計算奠定了基礎(chǔ)。其后，我們將這一方法用于石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)，討論了石墨烯納米帶的態(tài)密度，分析帶寬、帶長和安德森無序等因素對態(tài)密度的影響。
　　最近的研究中，馬約拉納束縛態(tài)受到了物理學(xué)界的廣泛關(guān)注。在納米結(jié)構(gòu)中尋找馬約拉納束縛態(tài)是近期凝聚態(tài)研究的熱點(diǎn)。馬約拉納束縛態(tài)是一類特殊的粒子，其反粒子就是它自身。在凝聚態(tài)材料中，馬約拉納束縛態(tài)能夠以準(zhǔn)粒子的形式存在。理論預(yù)言馬約拉納束縛態(tài)可以在一維半導(dǎo)體納米線中存在。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也

4、定性的與理論預(yù)言一致。但是，零偏壓電導(dǎo)峰的定量大小與理論預(yù)言依然存在較大的差異，所以，這一實(shí)驗(yàn)證據(jù)的物理起源仍然存在大量爭論。因此，探索馬約拉納束縛態(tài)的特征輸運(yùn)性質(zhì)是當(dāng)前理論研究的重要課題。針對此課題，我們研究了含馬約拉納束縛態(tài)的T型結(jié)構(gòu)的輸運(yùn)特性，采用散射矩陣方法推導(dǎo)出了微分電導(dǎo)的峰值peak與零溫時散粒噪聲Fano因子F0的關(guān)系式。研究表明，微分電導(dǎo)的峰值peak和零偏壓時的散粒噪聲 Fano因子F0具備線性關(guān)系F0=1+1/2Gp