30004.石墨烯費(fèi)米速度調(diào)制結(jié)構(gòu)中量子輸運(yùn)性質(zhì)的研究

1、學(xué)校代碼：10094中圖分類號(hào)：0469密級(jí)：UDC：訶孽￡解菡丈學(xué)博士學(xué)位論文公開530石墨烯費(fèi)米速度調(diào)制結(jié)構(gòu)中量子輸運(yùn)性質(zhì)的研究ThequantumtransportpropertiesingraphenewithFermivelocitymodulations研究生姓名：劉磊指導(dǎo)教師：劉建軍教授學(xué)科專業(yè)：凝聚態(tài)物理學(xué)研究方向：半導(dǎo)體超晶格論文開題日期：2010年9月1日摘要石墨烯已經(jīng)展現(xiàn)出大量的新奇物理性質(zhì)和潛在的納米電子器件的應(yīng)

2、用價(jià)值，石墨烯輸運(yùn)性質(zhì)的研究正在吸引著越來(lái)越多的關(guān)注。這種非相對(duì)論的二維電子系統(tǒng)的低能激發(fā)態(tài)滿足狄拉克方程的二維無(wú)質(zhì)量極限形式，即狄拉克外爾方程。無(wú)質(zhì)量狄拉克費(fèi)米子的能帶結(jié)構(gòu)在狄拉克點(diǎn)附近具有線性的色散關(guān)系，其費(fèi)米速度不依賴于動(dòng)量，可以由電子間相互作用來(lái)控制和調(diào)節(jié)。目前，速度阱(壘)等石墨烯速度調(diào)制結(jié)構(gòu)吸引了廣泛的研究興趣。在該結(jié)構(gòu)中費(fèi)米速度依賴于在二維空間中的位置。比如：速度阱(壘)區(qū)域?qū)?yīng)于其中的費(fèi)米速度小于(大于)周圍的背景區(qū)域。

3、石墨烯速度調(diào)制結(jié)構(gòu)中的輸運(yùn)性質(zhì)與傳統(tǒng)的由電磁場(chǎng)調(diào)控的石墨烯納米結(jié)構(gòu)很不相同，例如：速度壘的全反射角不依賴于入射電子能量，而是決定于費(fèi)米速度比率，類似于光學(xué)中的折射率。因而，狄拉克費(fèi)米子在這種速度調(diào)制結(jié)構(gòu)中獨(dú)特的輸運(yùn)性質(zhì)為操控電子以及設(shè)計(jì)納米電子器件提供了一個(gè)新的途徑。在本文中，我們集中于對(duì)石墨烯對(duì)稱和非對(duì)稱速度調(diào)制結(jié)構(gòu)中電子輸運(yùn)性質(zhì)的研究。主要內(nèi)容和重要結(jié)果如下：首先，利用傳遞矩陣方法，我們研究了石墨烯對(duì)稱雙速度壘(阱)結(jié)構(gòu)在電場(chǎng)和磁場(chǎng)

4、調(diào)制下的輸運(yùn)性質(zhì)。通過(guò)在不同條件下對(duì)透射概率、電導(dǎo)和Fano因子的數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn)，速度壘(阱)結(jié)構(gòu)的整體性質(zhì)與靜電勢(shì)壘(阱)結(jié)構(gòu)是相似的。與單速度壘(阱)相比較，雙速度壘(阱)透射概率的角度依賴曲線的共振峰數(shù)量顯著增加了。對(duì)于組合的速度壘和靜電勢(shì)壘，F(xiàn)ano因子在費(fèi)米能大于狄拉克點(diǎn)的區(qū)域仍然保持強(qiáng)烈的振蕩，這表明速度調(diào)制效應(yīng)顯著地?cái)U(kuò)大了靜電勢(shì)壘的共振隧穿區(qū)域。對(duì)于速度阱來(lái)說(shuō)，其電導(dǎo)和Fano因子比速度壘情形振蕩得更快且更強(qiáng)烈，這是與速度阱

5、中準(zhǔn)束縛態(tài)相關(guān)聯(lián)的共振透射導(dǎo)致的。當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)，磁壘所產(chǎn)生的F觚。因子的泊松值平臺(tái)可以被速度阱(壘)效應(yīng)縮短(展寬)，當(dāng)速度阱的速度比率小于臨界值己時(shí)，能夠消除泊松值平臺(tái)。此性質(zhì)可以為我們提供一種利用速度阱的速度比率來(lái)調(diào)節(jié)輸運(yùn)的導(dǎo)通和關(guān)閉狀態(tài)的方法。在狄拉克點(diǎn)處，不同速度比率情況的電導(dǎo)和Fano因子都取相同的數(shù)值。對(duì)于臨界值己，E；和E，的半定量分析結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果相符合。其次，我們研究了石墨烯非對(duì)稱雙速度阱和靜電勢(shì)阱結(jié)構(gòu)的輸運(yùn)性質(zhì)。