2.2 依赖于点-导线间耦合的线性电导劈裂
如果左右导线的化学势相等,即两点间的偏压为零( ),那么系统处于线性域。线性电导可由零偏压处电流对偏压的微分给出,即 。由图6可知,系统线性电导的共振峰的劈裂依赖于点-导线间的耦合。对于 ,如图6a)所示,线性电导曲线在能级 和 处分离成两组尖锐的、对称的共振峰,且由于库仑阻塞效应,这两组共振峰间隔一个库仑阻塞能。当调节点-导线间耦合强度为 时,对应于量子点能级 和 处,线性电导曲线出现小的共振尖峰。进一步,当点-导线间耦合强度为 时,在能级 或 附近,线性电导曲线劈裂为两个峰强相同的共振峰(如图6c)); 使得劈裂加剧(如图6d));最后,从图6e)可知,对于 ,量子点能级 和 处电导共振峰降低,即电子隧穿量子点能级 和 的能力受到抑制。

图6 磁通量为零,且不考虑自旋轨道耦合及点间耦合时,不同点-导线间耦合情况下,电导随量子点能级的变化。a) ; b) ;
c) ;d) ;
e) ; 其他参数与图2中的相同。
3. 结果与讨论
点-导线间耦合强度的不同,两量子点中的平均电子占据数的情况不同主要是来自于两量子点AB干涉仪的结构对称性不同。对于 ,两量子点AB干涉仪结构具有高度的对称性,此时电子从左端粒子库通过嵌于AB环两臂的量子点到达右端粒子库的输运情况相同,可以看作两个独立的与导线耦合的单量子点体系。所以图2a)中两量子点中的平均占据数 随能级 的变化类似于单点体系[14]。而对于 , , 及 ,两量子点AB干涉仪结构对称性破缺。 ,表示嵌于AB环下臂的量子点2与左右导线的耦合较强,即描述量子点能级尺度的线宽函数 ( 为导线中的态密度)增大[15,16],所以平均电子占据数的台阶变缓。此外物理论文,对于 , 及 ,对比于图2a),均相当于两量子点与左或右的导线耦合增强,所以两量子点中的平均电子占据数在两台阶处均变化比较平缓。这表明本文的方法涵盖了基本的物理意义。
考虑点间隧穿耦合时,调节点-导线间的耦合强度,电子隧穿双量子点干涉仪结构之所以出现上面所述的有趣现象,是因为点-导线间的耦合强度不同,电子的传输路径不同[17,18]:对于 ,如图7a)所示,电子相当于隧穿两个结构对称的子AB干涉仪;对于 ,如图7b)所示,电子相当于隧穿一个T型量子点结构;对于 ,如图7c)所示,电子相当于隧穿两个结构非对称的子AB干涉仪;对于 ,如图7d)所示,电子相当于隧穿一个串联两量子点结构;对于 ,如图7e)所示,电子相当于隧穿两个结构对称性完全破缺的子AB干涉仪。这正证明了,结构决定性能;也为我们设计可控量子器件提供一个理论依据。
导致上述系统线性电导的共振峰的劈裂与点-导线间的耦合的依赖关系的原因是,点-导线间的耦合强度的变化导致量子点能级的宽度的变化。值得注意的是,对于这种不考虑点间相互作用的情况,双量子点可以等价于两能级单量子点[19]。对于 ,相当于两能级展宽相同,且展宽度较小,所以线性电导曲线在能级 和 处分离成两组尖锐的、对称的共振峰。而对于 ,则相当于量子点能级 的展宽相对较小,所以对应于量子点能级 和 处,线性电导曲线出现小的共振尖峰。进一步, 相当于两能级展宽相同,但较之 展宽度较大,所以在能级 或 附近,线性电导曲线劈裂为两个较宽且峰强相同的共振峰。 使得劈裂加剧,则是因为能级在展宽的同时,能级间的间距增大。最后, ,又使得量子点能级 展宽变小,所以量子点能级 和 处电导共振峰降低,电子隧穿量子点能级 和 的能力受到抑制。
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