库伦阻塞磁阻效应研究

Arrays of coupled quantum dots generically exhibit remarkably rich phase diagram due to the effects of quantum confinement, intradot Coulomb interactions, and interdot tunneling. For intermediate tunneling strengths, the Coulomb blockade of individual dots is destroyed but there remains an energy gap of collective origin (collective Coulomb blockade). We propose a conceptually new approach by using the Coulomb blockade effect of magnetic nanodots embedded in the insulating layer to achieve MR. With desired band matching, the resonant tunneling of the magnetic quantum dots through the tunneling materials ensures the coulomb blockade voltages induced by the nanodots depend sensitively on external magnetic field which leads to a colossal Coulomb blockade MR. This novel device promises a new avenue towards practical spintronics devices.

对于有相互作用的多量子点体系，其状态由量子点本身的束缚态、量子点间的库伦相互作用和量子点间的隧穿这三个因素决定。当量子点间有强度合适的隧穿时，单量子点的库伦阻塞被破坏，但体系作为一个整体仍具有能隙而表现出集体库伦阻塞效应。对于磁性多量子点体系，理论研究表明，自旋相关的集体库伦阻塞效应将有可能实现磁电阻效应。在本项目中，我们提出一个基于磁性量子点中与自旋相关的集体库仑阻塞效应磁阻器件的实验解决方案：利用磁性量子点与隧穿材料之间的能带匹配，通过量子点间共振隧穿的自旋过滤效应引入自旋对集体库伦阻塞电压的影响,实现与自旋相关集体库伦阻塞效应的的外磁场控制。本项目的顺利开展将会发展出一种全新的自旋电子器件。

对于有相互作用的多量子点体系，其状态由量子点本身的束缚态、量子点间的库伦相互作用和量子点间的隧穿这三个因素决定。当量子点间有强度合适的隧穿时，单量子点的库伦阻塞被破坏，但体系作为一个整体仍具有能隙而表现出集体库伦阻塞效应。我们在有机材料Alq3中插入磁性量子点制备了集体库伦阻塞磁阻器件，并观察到了外场可控的自旋相关的集体库仑阻塞效应，该效应随着磁性量子点的密度增加而增强，表明自旋相关的集体库仑阻塞效应与量子点间的关联强度密切相关。