散射雜質(zhì)對二維電子系統(tǒng)輸運性質(zhì)的影響.pdf

1、介觀物理學是從20世紀80年代發(fā)展起來的物理學的一個分支學科。介觀系統(tǒng)是指介于宏觀系統(tǒng)和微觀系統(tǒng)之間的系統(tǒng),它的標志特征在于其物理現(xiàn)象中明確地呈現(xiàn)出量子相位相干效應。因此,從物理意義上講,介觀系統(tǒng)的尺度接近于相位相干長度。研究這類小尺度的物體中量子相干性引起的物理問題,便形成了“介觀物理”學科。
　　 電子器件一旦做到介觀體系的尺度,研究電子輸運時就不得不考慮電子的相干性,因為量子相干輸運是在介觀體系中普遍存在的。在低溫下,介觀

2、體系表現(xiàn)出很多量子效應和現(xiàn)象。例如,電導量子化,電導隨磁場變化所表現(xiàn)出的磁指紋,普適電導漲落。其中電導量子化是最重要的物理現(xiàn)象之一。這些現(xiàn)象對驗證量子力學原理和設計新型的電子器件有著重要作用,由于其科學意義和潛在的實用價值,使其受到了物理學工作者的廣泛關(guān)注。
　　 本文首先對介觀物理和介觀體系進行了概述。并對介觀物理中最常用的Landauer-Buttiker輸運理論進行了簡單介紹,推導了零溫情況下兩端單通道和兩端多通道情形的電

3、導公式,給出了溫度對電導的影響。并簡要地說明了介觀物理所特有的量子效應和現(xiàn)象,以及其潛在的科學意義和應用價值。
　　 第二,利用傳輸矩陣理論,研究了含有一個有限尺寸矩形散射雜質(zhì)在二維系統(tǒng)中對電子波輸運的影響。當溫度為零時,在系統(tǒng)和散射雜質(zhì)的尺寸確定的情況下,電導隨著入射電子費米波矢的增大呈現(xiàn)臺階式上升的量子化現(xiàn)象；在系統(tǒng)尺寸和入射電子能量確定的情況下,電導隨著散射雜質(zhì)寬度的減小也呈現(xiàn)臺階式上升的量子化現(xiàn)象；在系統(tǒng)尺寸和入射電子能

4、量確定的情況下,電導隨著散射雜質(zhì)長度的增大呈現(xiàn)周期性振蕩。在系統(tǒng)和散射雜質(zhì)的尺寸以及入射電子能量確定的情況下,電導隨著溫度的上升而減小。在非零溫度時,在系統(tǒng)和散射雜質(zhì)的尺寸確定的情況下,隨著入射電子費米波矢的增大,電導呈現(xiàn)的臺階式上升的量子化現(xiàn)象被削弱,但仍具有臺階式特點。
　　 第三,利用散射矩陣理論,研究了含有一個有限尺寸矩形散射雜質(zhì)的二維系統(tǒng)中電子波輸運問題。當散射雜質(zhì)的長度很大時,傳輸矩陣理論導致了指數(shù)發(fā)散的計算困難,而