介觀Kondo輸運(yùn).pdf

1、本論文采用非平衡Keldysh格林函數(shù)技巧和運(yùn)動(dòng)方程方法研究了一些介觀Kondo系統(tǒng)的電荷輸運(yùn)特性，主要是電導(dǎo)和電流漲落這兩方面。Kondo效應(yīng)最初起源于稀磁合金的低溫反常現(xiàn)象，包括電阻反常、磁化率反常和比熱反常等。由于Kondo首先從理論上正確解釋了出現(xiàn)這些反?，F(xiàn)象的物理機(jī)制，故稱其為Kondo效應(yīng)。近幾十年，隨著納米技術(shù)的進(jìn)步，人們已經(jīng)能夠在介觀尺度上研究一些材料、介觀電路器件的熱力學(xué)性質(zhì)和輸運(yùn)性質(zhì)。其中一個(gè)重要的進(jìn)展就是在介觀量子

2、點(diǎn)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了可人為控制的Kondo效應(yīng)?，F(xiàn)在量子點(diǎn)Kondo效應(yīng)已經(jīng)成為凝聚態(tài)物理中體現(xiàn)多體關(guān)聯(lián)作用的一個(gè)范例。量子點(diǎn)Kondo效應(yīng)本身及其對(duì)介觀系統(tǒng)輸運(yùn)性質(zhì)的影響都是當(dāng)前介觀物理中最熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一。 我們研究的第一個(gè)系統(tǒng)是三端量子點(diǎn)裝置，該裝置提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)上直接測(cè)量非平衡Kondo態(tài)密度的通道。我們的理論研究再現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)測(cè)量過(guò)程，所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果定性符合。利用該系統(tǒng)我們還唯象研究了Kondo關(guān)聯(lián)態(tài)的退相干過(guò)程。由于離散

3、噪聲測(cè)量可以提供通常電流——電壓特性所不能提供的信息，在超越通常的Lacroix近似的基礎(chǔ)上，我們研究了三端量子點(diǎn)中的噪聲特性。我們的結(jié)果與其他同行的Slave-boson結(jié)果并不完全符合，這是因?yàn)槲覀冋J(rèn)為多體關(guān)聯(lián)效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的電流漲落有重要影響，并且在計(jì)算中包含了更多的多體關(guān)聯(lián)效應(yīng)。究竟哪個(gè)結(jié)果更符合物理實(shí)際，留待實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。我們考慮的另一個(gè)系統(tǒng)是嵌入單量子點(diǎn)的Aharonov-Bohm干涉儀，該裝置近來(lái)被用來(lái)測(cè)量電子被Kondo屏蔽云散

4、射后相位的變化。我們從另一方面來(lái)考慮這個(gè)系統(tǒng)的輸運(yùn)特性——Kondo效應(yīng)和電子波函數(shù)的位相相干性對(duì)離散噪聲的聯(lián)合作用，這種聯(lián)合作用目前還沒(méi)有被其他同行研究過(guò)。理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，通過(guò)干涉儀兩條路徑的電子的干涉效應(yīng)將導(dǎo)致離散噪聲隨磁場(chǎng)的AB振蕩。離散噪聲AB振蕩的周期可以通過(guò)控制量子點(diǎn)能級(jí)的門(mén)電壓來(lái)調(diào)節(jié)。在空軌道區(qū)和混合價(jià)區(qū)，振蕩的周期是磁通量子Φ<,0>。在Kondo區(qū)，當(dāng)兩端電壓低于Kondo溫度時(shí)，量子點(diǎn)中的Kondo關(guān)聯(lián)將導(dǎo)致周期變?yōu)棣?/p>

5、<,0>/2，而當(dāng)電壓遠(yuǎn)人于Kondo溫度時(shí)，周期又變?yōu)棣?,0>。這種周期的減半效應(yīng)可以作為量子點(diǎn)產(chǎn)生Kondo共振的判據(jù)。通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各種參數(shù)，離散噪聲AR振蕩的振幅和線型都可以隨意調(diào)制。這就使得人為控制該系統(tǒng)中的電流漲落成為可能。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)的Kondo溫度與裸量子點(diǎn)的情況不同，它強(qiáng)烈地依賴于系統(tǒng)參數(shù)。除了顯示AB振蕩以外，Kondo溫度隨著直接遂穿幾率的增大而急劇減小，這就說(shuō)明電子在兩電子庫(kù)間的直接遂穿會(huì)抑制量子點(diǎn)中