鍺硅核殼型納米線器件量子輸運性質的實驗.pdf

1、本論文針對鍺硅核殼型納米線這種新型半導體材料中的空穴輸運性質進行了低溫下量子輸運性質的實驗研究。主要側重于兩個方面：一是通過實驗測量弱反局域化來探討鍺硅核殼型納米線中的各種馳豫機制以及自旋軌道耦合相互作用；二是通過測量由超導材料做源漏電極的量子點器件來探討鍺硅核殼型納米線量子點中能級結構與其旁邊電極中超導態(tài)的相互作用。
　　 本論文的主要內容有：
　　 1. 簡單介紹論文中涉及到的與鍺硅核殼型納米線磁輸運性質相關的物理概

2、念。
　　 2. 簡單介紹了本論文中所涉及到的樣品器件在加工過程中需要用到的微納米加工儀器、工藝和技術，并詳細介紹了光刻、電子束曝光等重點工藝的技術技巧。然后對本論文中所用到的樣品和器件的加工流程做了細致的介紹。
　　 3. 從實驗角度，研究了普通金屬材料做電極時單根鍺硅核殼型納米線中空穴的弱反局域化現象。并由相應的理論擬合出了空穴輸運過程中各種馳豫機制對應的特征量，更重要的是得到了此材料中自旋軌道耦合的強度。并發(fā)現這些

3、特征量和自旋軌道耦合強度都可由實驗可控參數調制。
　　 4. 研究了源漏電極為超導材料的鍺硅核殼型納米線量子點器件。發(fā)現在量子點與超導電極耦合較弱時，量子點的正常單空穴隧穿過程由于超導電極中打開的超導能隙而被抑制。
　　 5. 研究了同樣是源漏電極為超導材料的鍺硅核殼型納米線量子點器件，但是在量子點與超導電極耦合較強時，原來被超導電極中超導能隙抑制的量子點單空穴隧穿過程又被Andreev反射所增強。因而出現了Andree

4、v反射增強的量子點中相位相干的單空穴隧穿過程。
　　 6.在源漏電極為超導材料的鍺硅核殼型納米線量子點器件中，發(fā)現了高階的共隧穿過程，并伴隨有負微分電導現象。這些現象都是由于Andreev反射而引起的，并隨著超導電極失去超導特性而消失。
　　 7. 對以上實驗工作進行總結，強調本論文工作意義的同時，提出其中有待改進之處。并對將來在鍺硅核殼型納米線上的量子輸運實驗研究提出可行性建議。
　　 本論文的主要創(chuàng)新點為：<

5、br>　　 1. 首次對鍺硅核殼型納米線在低溫下進行了磁輸運性質的系統(tǒng)研究。
　　 2. 通過弱反局域化實驗，提取出了鍺硅核殼型納米線中的自旋軌道耦合強度，并發(fā)現此強度可被外電場調節(jié)。從而指出有望將來做出基于鍺硅核殼型納米線的自旋電子學器件。
　　 3. 對鍺硅核殼型納米線量子點器件在有超導電極耦合的情況下，針對不同的耦合強度進行了實驗研究。加深了對超導電極與量子點相互作用中各種情形的理解。
　　 4.基于實驗