量子點(diǎn)作為實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的一種可能方式之一,受到了很多科研工作者的關(guān)注。本文主要對(duì)二維類石墨烯層狀材料上的量子點(diǎn)在低溫環(huán)境下的輸運(yùn)性質(zhì)展開實(shí)驗(yàn)研究。不同于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料,二維類石墨烯層狀材料有著更薄的厚度、更好的柔韌性以及更容易與不同襯底相連等優(yōu)勢(shì)。本文主要對(duì)兩類二維材料上的量子點(diǎn)進(jìn)行了研究：一是石墨烯：二是過渡金屬二硫化物。具體來說,本文的主要內(nèi)容包括：1.簡(jiǎn)單介紹研究背景,包括量子計(jì)算的基本概念及其物理實(shí)現(xiàn)的方法。針對(duì)半導(dǎo)體量子點(diǎn),這一可能的量子計(jì)算物理實(shí)現(xiàn)方法,我們介紹了表述其的基本理論一一常相互作用模型。利用這個(gè)簡(jiǎn)單的模型,可以解釋諸如庫侖阻塞、庫侖振蕩、單量子點(diǎn)的庫侖菱形圖以及雙量子點(diǎn)的蜂窩圖等很多的基本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。最后我們介紹了量子點(diǎn)接觸QPC、光子輔助隧穿PAT以及量子點(diǎn)中的弛豫時(shí)間和退相干時(shí)間等相關(guān)概念。2.介紹了在二維材料量子點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中使用到的微納加工儀器。詳細(xì)的介紹了不同樣品的具體加工流程,并對(duì)其中的相關(guān)步驟和注意事項(xiàng)作了闡述和解釋。最后簡(jiǎn)要介紹了實(shí)驗(yàn)中使用的低溫測(cè)量平臺(tái)以及外圍電學(xué)測(cè)量儀器。3.簡(jiǎn)要介紹了石墨烯的基本性質(zhì)以及鑒別石墨烯層數(shù)的方法。在此基礎(chǔ)上,我們制備了... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２：橫向（ａ）及垂直（ｂ）量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖

才允許另一個(gè)電子跳進(jìn)量子點(diǎn)，也就是說當(dāng)?shù)冢蝹�(gè)電子處于量子點(diǎn)中時(shí)，是不允??許有更多的電子進(jìn)入量子點(diǎn)的。??如圖１．４所示，通過調(diào)節(jié)施加在口電極上的電壓Ｖｇ，可＾式使量子點(diǎn)的狀態(tài)在庫??侖阻塞（圖１．４（ａ））和單電子隧穿（圖１．４（ｂ））間變化。反映在宏觀電流上，就是??一系列隨著口電極電壓Ｖｇ振蕩的電流峰，這樣的現(xiàn)象稱為庫侖振蕩（Ｃｏｕｌｏｍｂ??ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ），如圖Ｉ．４似所巧。顯然，峰間距對(duì)應(yīng)著增加能Ｅａｄｄ，我們可Ｗ由此獲??取量子點(diǎn)內(nèi)能譜的信息。在這里，我們需要強(qiáng)調(diào)的是由于口電極與量子點(diǎn)之間是??電容稱合，使得口電極電壓的改變并不像源漏電極那樣是完全作用在能級(jí)上。該??反映在實(shí)驗(yàn)上，源漏偏置電壓與費(fèi)米面的關(guān)系可Ｗ寫作Ｈｅ｜吟Ｄ＝沁，這里取??／＾０?＝?〇。而對(duì)于口電極的情形，需要引入一個(gè)量，稱為能量轉(zhuǎn)換系數(shù)（Ｘ，定義為??ａ?＝?Ｅａｄｄ／ＡＶ

??隧穿。當(dāng)偏壓窗口變寬，直到與第Ｎ個(gè)電子的激發(fā)態(tài)相關(guān)聯(lián)的化學(xué)勢(shì)（圖１．３（ｃ）??中的灰線）也落入窗口中時(shí)，電子可Ｗ通過兩條路徑隧穿過量子點(diǎn)，這會(huì)導(dǎo)致隧??穿電流的變化，我們可Ｗ由此得到激發(fā)態(tài)能譜巧。還可Ｗ進(jìn)一步增加偏壓，使??得偏壓窗口大于増加能Ｅａｄｄ，此時(shí)始終會(huì)有電流流經(jīng)量子點(diǎn)，庫侖阻塞將被解除，??如圖１．３燦）。??通常，在不同的口電壓Ｖｇ下，測(cè)量流過量子點(diǎn)的電流或者微分電導(dǎo)隨著源漏??電極間偏壓變化ＶｓＤ變化的關(guān)系，可１＾得到如圖１．５（３）所示的圖形，稱為庫侖菱形??（Ｃｏｕｌｏｍｂ化ａｍｏｎｄ）。這樣的測(cè)量方法被務(wù)為量子點(diǎn)輸運(yùn)測(cè)量。在菱形區(qū)域內(nèi)，??由于庫侖阻塞，量子點(diǎn)內(nèi)的電子數(shù)保持恒定不變，沒有電流流過量子點(diǎn)。而菱形??區(qū)域外


本文編號(hào)：3607748