準一維系統(tǒng)中電子輸運聲電電流問題的研究.pdf

1、20世紀80年代初期開始興起的介觀物理是凝聚態(tài)物理中人們十分關注的領域,介觀物理揭示了許多新的物理效應,對物理基礎理論、實驗測量和半導體器件的發(fā)展都有重要意義.近年來,介觀系統(tǒng)中表面聲波對單個電子的輸運問題引起了人們極大的興趣.1996年劍橋大學凱文迪什實驗室的Pepper小組在實驗中觀察到,表面聲波在GaAs/Al<,x>Ga<,1-x>As異質(zhì)結表面上沿由分裂門產(chǎn)生的準一維電子通道方向傳播時,在通道內(nèi)誘導產(chǎn)生的聲電電流隨門電壓振蕩,

2、且在一維通道鉗斷的情況下,聲電電流是量子化的,其值為nfe,其中n為正整數(shù),f為表面聲波的頻率,e是電子電荷.該量子化的聲電電流有可能作為量子電流標準,與根據(jù)約瑟夫森效應建立起來的量子電壓標準和由量子霍爾效應建立起來的量子電阻標準一起構成封閉的"計量三角形".這對于介觀量子輸運理論和計量學的發(fā)展都具有極其重要的意義.表面聲波與GaAs/Al<,x>Ga<,1-x>As異質(zhì)結中二維電子氣相互作用過程中,電子在GaAs/Al<,x>Ga<,

3、1-x>As異質(zhì)結二維電子氣中的準一維電子通道內(nèi)的運動為彈道式的,并且電子在一維通道邊界上的散射為鏡面反射,因此,低維系統(tǒng)表面聲波對電子的輸運現(xiàn)象可以簡化為準一維系統(tǒng)中的電子彈道輸運問題.我們采用WKB近似計算出表面聲波在GaAs/Al<,x>Ga<,1-x>As異質(zhì)結表面沿由分裂門產(chǎn)生的準一維電子通道方向傳播時,量子阱捕獲一個電子和兩個電子時的聲電電流;并詳細討論了表面聲波的頻率和功率,以及分裂門偏壓、庫侖相互作用和源漏偏壓對聲電電流