磁调制石墨层结构中的输运性质及能谱

单层石墨是由碳原子组成的二维六角晶格,具有无能隙的圆锥形色散能带,这种六角晶格的准粒子激发谱的特征可以用2维相对论Dirac方程描述,从而使得这一低能的系统具有很多优异的性质，譬如，既轻便又坚固,且弹性好,微米级的相相干长度和平均自由程、高迁移率导电性等。除了重要的基础研究意义外，石墨层和基于石墨层的纳米结构被认为是未来纳电子器件的基本构筑单元。在未来低能耗和高电子迁移率需求极为重要的市场中,对石墨层及基于石墨层的纳米结构的研究具有极其重要的意义。本项目针对纳米级磁调制石墨层及其基于石墨层的纳米结构中的输运性质、磁束缚态、能谱等进行研究,与多种材料制成的异质结等纳米结构中的磁调控现象及性质进行对照,揭示其中的新效应、新现象及物理机理,建立合理的物理模型,发展理论和数值计算方法,探讨其潜在的应用价值,为实际应用提供理论基础。

单层石墨烯具有无能隙的圆锥形色散能带,其准粒子激发谱的特征可以用2维相对论Dirac方程描述,这一低能系统具有很多优异的性质，譬如，既轻便又坚固,且弹性好,微米级的相相干长度和平均自由程、高迁移率导电性等。除了重要的基础研究意义外，石墨烯和基于石墨烯的纳米结构被认为是未来纳电子器件的基本构筑单元。.项目针对纳米级磁调制石墨烯及其纳米结构中的输运性质、磁束缚态、能谱等进行了研究,揭示了其中的一些新效应及新现象,发展了理论和数值计算方法,为实际应用提供了理论依据。. 研究了圆形电势局域调制石墨烯量子点体系中的低激发态朗道能级及相应的光跃迁,发现随着局部电势的变化,系统的束缚态可以在扩展的朗道型束缚态和量子点型的局域束缚态间转化,指出发射或吸收光子的频率可以通过圆形区域中的电势近似线性地调节。. 基于二维电子气提出了一种磁电复合调制量子点系统,发现虽然在一般情况下能量本征值会出现相对于朗道能级的依赖于角动量的偏差, 但当 时, 复合量子点中所有具有非正角动量的基态恢复为简并的朗道能级;当点电势的极性不同时, 依赖于磁场的能谱呈现出非常不同的性质。. 研究了周期和分形磁调制单层石墨烯体系中的电子输运性质,表明与入射角度相关的透射率谱呈现出角度阈值和角度不对称性。对于分形磁调制，因为分布的无序性，对应于周期磁调制结构中出现的共振区发生了分裂，从而导致共振峰的劈裂效应。.　发现电子隧穿电调制的对称双势垒结构的输运禁区中出现了线状透射共振峰,且共振峰的个数与入射角度、势垒高度和宽度密切有关;当双势垒结构对称性减弱时,输运禁区中仍会出现线状透射共振峰,但共振强烈衰减,共振峰值减少,进一步指出线状共振峰可能的应用。.　　针对石墨烯体系中的古斯－汉欣效应进行了研究,发现隧穿通过石墨烯双势垒结构的巨古斯－汉欣位移。在单势垒的输运禁区，电子束的古斯－汉欣位移呈现出尖锐的峰，且这些峰的数值很容易达到电子束纵向宽度的量级并且具有相当小的半高宽,这些性质可以被用来设计具有广泛可调性和高能量分辨率的谷或自旋电子束分离器。.　　基于周期稀磁半导体/半导体超晶格结构,提出了一种可调的自旋过滤器,发现该量子结构可以在很宽广的能区对自旋向上或向下的电子进行过滤, 且自旋过滤的能区可由外磁场或超晶格结构参数进行调节。指出自旋依赖的单峰共振可以用来设计单能量的自旋过滤器。