馮金福教授半導(dǎo)體電子輸運(yùn)研究工作評(píng)述

劉玉申

（常熟理工學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

馮金福教授半導(dǎo)體電子輸運(yùn)研究工作評(píng)述

劉玉申

（常熟理工學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

從空間調(diào)制微分反射光譜、介觀電路的量子力學(xué)處理、量子點(diǎn)和DNA的量子輸運(yùn)性質(zhì)、量子點(diǎn)的自旋特性四個(gè)方面介紹了馮金福教授開展的在半導(dǎo)體電子輸運(yùn)領(lǐng)域所做的工作.

量子點(diǎn)；輸運(yùn)；自旋

·東湖學(xué)人·

馮金福教授簡(jiǎn)介

馮金福，男，1965年2月生，江蘇蘇州人.1987年畢業(yè)于南京師范大學(xué)物理系，1993年至1994年在華東師范大學(xué)物理系學(xué)習(xí)研究生課程，1995年至1996年在復(fù)旦大學(xué)李政道實(shí)驗(yàn)室從事空間調(diào)制微分反射光譜儀的研制工作，2003年獲南京大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位，2003年至2006年在南京大學(xué)電子科學(xué)與工程系從事博士后研究工作.2006年晉升教授，現(xiàn)任常熟理工學(xué)院物理與電子工程學(xué)院院長(zhǎng)、蘇州大學(xué)兼職碩士生導(dǎo)師、蘇州市人大常委會(huì)委員、中國(guó)農(nóng)工民主黨常熟市委委員.

馮金福教授圍繞量子點(diǎn)和DNA分子的量子輸運(yùn)特性研究，先后在Appl.Phys.Lett、Phys.Rev.B和Phys.Rev.E等國(guó)內(nèi)外重要期刊上發(fā)表論文40余篇，在科學(xué)出版社出版《熵、量子與介觀量子現(xiàn)象》專著一部（第二作者），很多重要結(jié)果被國(guó)內(nèi)外同行多次引用，其科研成果多次獲蘇州市自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文一、二等獎(jiǎng)，2004年獲國(guó)家教育部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（排名第四）.

馮金福教授于2004年度入選江蘇省高?！扒嗨{(lán)工程”優(yōu)秀青年骨干教師培養(yǎng)對(duì)象，2007年被評(píng)為江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”首批中青年科學(xué)技術(shù)帶頭人.2008年被聘為校物理電子學(xué)學(xué)科帶頭人，2010年主持江蘇省物理學(xué)（師范）省特色專業(yè)建設(shè)工作.

馮金福教授作為主要參與者參加過(guò)多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金研究項(xiàng)目，主持四項(xiàng)省教育廳自然科學(xué)基金研究項(xiàng)目.

隨著微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展，納米結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)日趨成熟，因此納米結(jié)構(gòu)特性的研究引起了物理學(xué)家極大的興趣，已經(jīng)成為目前凝聚態(tài)物理的前沿學(xué)科.其中，量子點(diǎn)是納米科學(xué)與技術(shù)研究的重要組成部分，它構(gòu)成了量子器件和電路的基礎(chǔ)，在未來(lái)的納米電子學(xué)、光電子學(xué)，光子、量子計(jì)算和生命科學(xué)等方面有著重要的應(yīng)用前景.馮金福教授近幾年在半導(dǎo)體電子輸運(yùn)領(lǐng)域的研究工作主要集中在半導(dǎo)體材料光譜測(cè)量設(shè)

備研制，介觀半導(dǎo)體電路的量子力學(xué)處理，半導(dǎo)體量子點(diǎn)和DNA的量子輸運(yùn)性質(zhì)、半導(dǎo)體量子點(diǎn)的磁性特性四部分.

1 空間調(diào)制微分反射光譜

國(guó)內(nèi)外大學(xué)廣泛利用調(diào)制光譜技術(shù)來(lái)研究固體，特別是半導(dǎo)體材料的特性，而傳統(tǒng)的調(diào)制手段，如電調(diào)制等一般均涉及到樣品制備，光調(diào)制的特點(diǎn)是無(wú)接觸，不涉及樣品制備，但由于光調(diào)制過(guò)程中需要將價(jià)帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶，這要求調(diào)制光的光子能量大于材料的禁帶寬度，這對(duì)于研究寬禁帶的半導(dǎo)體材料顯得不太方便，光調(diào)制方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是容易激發(fā)熒光.馮金福教授1995年至1996年在復(fù)旦物理系李政道實(shí)驗(yàn)室從事空間調(diào)制微分反射光譜系統(tǒng)的研制，最早獲得了在外加溫度梯度下GaAlAs薄膜及GaAs體材料的光掃描微分反射光譜，熱微分反射光譜能顯示材料在一定波長(zhǎng)（400～1200μm）范圍內(nèi)所有的臨界點(diǎn)結(jié)構(gòu)，并且對(duì)研究較薄的材料顯示了很高的靈敏度（△R/R～10-5）[1]，空間調(diào)制微分反射光譜系統(tǒng)中的光掃描方法利用材料本身存在的宏觀不均勻性獲得微分光譜，研制的光譜系統(tǒng)設(shè)備具有如下功能，能完成半導(dǎo)體材料的熱微分反射光譜及壓力微分反射光譜，以獲得不同宏觀均勻性的半導(dǎo)體材料（特別是很薄的外延材料）的E0、E0+△0、E1臨界點(diǎn)的光譜結(jié)構(gòu)；能獲得Ⅲ—Ⅴ和Ⅱ—Ⅵ族半導(dǎo)體超晶格和量子阱的無(wú)接觸空間電場(chǎng)微分發(fā)射光譜；能用于分子束外延生長(zhǎng)過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè).該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)靈敏度和分辨率高.

2 介觀電路的量子力學(xué)處理

隨著納米技術(shù)和納米電子學(xué)的迅速發(fā)展，電路及電子器件日趨小型化，近年來(lái)已達(dá)到了介觀尺度的電子線路及電子器件，通常人們將其稱之為介觀電路.眾所周知，當(dāng)電子輸運(yùn)尺度小到某一個(gè)特征尺度，即電子的非彈性碰撞尺度時(shí)，電路和器件的量子效應(yīng)及電荷的非連續(xù)性質(zhì)也就顯現(xiàn)出來(lái)了.早在上世紀(jì)70年代，Louisell首先討論了LC電路的量子效應(yīng)并給出了這一電路的量子噪聲.近年來(lái)，人們對(duì)這一宏觀量子力學(xué)效應(yīng)表現(xiàn)出濃厚興趣，因?yàn)榻橛^電路在將來(lái)的量子計(jì)算機(jī)及量子信息科學(xué)的研究開發(fā)與應(yīng)用中具有極其重要的學(xué)術(shù)意義和廣泛的應(yīng)用前景.

現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)介觀電路的量子力學(xué)處理主要有：采用與經(jīng)典簡(jiǎn)諧振子量子化的方法做類比[2-7]，然后將介觀電路量子化，其中諧振子的坐標(biāo)相當(dāng)于電路中的電荷；在引入復(fù)正則電荷與電流的基礎(chǔ)上，采用產(chǎn)生、湮沒(méi)算符將電路量子化；在直接考慮電荷量子化前提下，再將電路量子化.馮金福教授在文獻(xiàn)[8]中，從有源LC回路的運(yùn)動(dòng)方程出發(fā)，采用路徑積分方法，將有源介觀LC回路量子化，并得出了嚴(yán)格波函數(shù)，還討論了電荷、電流、能量的零點(diǎn)起伏.聯(lián)系到實(shí)際，現(xiàn)在集成電路中的電阻是P型或N型半導(dǎo)體組成的，高阻值電阻是薄膜或夾斷溝道構(gòu)成的，阻值隨溫度、時(shí)間變化很顯著，集成電路中的電容器是利用PN結(jié)的結(jié)電容或以二氧化硅為介質(zhì)的平板電容原理制成的，其電容量也隨電壓而變化.因此，當(dāng)電路及電路器件小型化、高集成度以后，顯然，一方面仍應(yīng)考慮電路中電感、電容、電阻是隨時(shí)間而變化的；另一方面應(yīng)考慮電路及器件的量子效應(yīng).在文獻(xiàn)[9]中，考慮介觀電路中電感、電容、電阻隨時(shí)間變化情況下，通過(guò)正則變換技巧，得到了一種量子化方案，進(jìn)而求出RLC介觀電路的傳播子，最后用費(fèi)曼路徑積分的方法求出RLC介觀電路的嚴(yán)格波函數(shù)，并討論介觀電路中電荷與廣義電流的量子漲落以及兩者的不確定關(guān)系.

3 量子點(diǎn)和DNA的量子輸運(yùn)性質(zhì)

3.1 量子點(diǎn)的量子輸運(yùn)性質(zhì)

量子點(diǎn)的研究在當(dāng)代物理學(xué)和高技術(shù)的發(fā)展中都占有突出的地位.這是因?yàn)榱孔狱c(diǎn)不僅具有極其豐富的物理內(nèi)涵，而且其性能可置于不斷發(fā)展的精密的工藝控制之下.1986年，Reed等人首先報(bào)導(dǎo)了半導(dǎo)體量子點(diǎn)的制備，他們的量子點(diǎn)的線寬度是250 nm.而目前制備的量子點(diǎn)的尺度可小到幾十納米.量子點(diǎn)中，電子在三個(gè)方向上受到約束，因而量子點(diǎn)具有一系列的離散能級(jí)，能限制幾到幾千個(gè)電子在極小范圍的勢(shì)中

心.電子在其中的能量狀態(tài)是類原子的分裂能級(jí)狀態(tài)，電子的填充規(guī)律也服從洪德規(guī)則，因而量子點(diǎn)又被稱為“人造原子”，所以量子點(diǎn)的首要特征是量子約束效應(yīng).由于電子被束縛在相對(duì)小的區(qū)域內(nèi)，電子-電子之間的庫(kù)侖相互作用是強(qiáng)的.如果電子要隧穿通過(guò)量子點(diǎn)，那么首先要克服量子點(diǎn)中已有電子的排斥作用.量子點(diǎn)的另一個(gè)重要特征是發(fā)生在隧穿電容結(jié)構(gòu)中的庫(kù)侖阻塞現(xiàn)象.其次，Kondo效應(yīng)對(duì)量子點(diǎn)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)顯著的特性.人們對(duì)量子點(diǎn)中的Kondo效應(yīng)感興趣，一方面是它能夠提高系統(tǒng)的電導(dǎo)，另一方面是因?yàn)樗且粋€(gè)真正的多體問(wèn)題.

隨著人們對(duì)量子點(diǎn)研究的深入，量子點(diǎn)的一些物理特性逐漸被揭示.然而當(dāng)量子點(diǎn)結(jié)合其他特性材料如鐵磁、超導(dǎo)、半導(dǎo)體等，這樣的系統(tǒng)將包含著豐富的物理特性.一方面，量子點(diǎn)的各類參數(shù)是可調(diào)的，在電子的輸運(yùn)過(guò)程中量子點(diǎn)會(huì)體現(xiàn)出Kondo效應(yīng)、庫(kù)侖阻塞.另一方面，這些材料本身具有各自代表性的參數(shù)，如交換場(chǎng)在鐵磁中、對(duì)勢(shì)在超導(dǎo)體中等.特別值得一提的是自超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)以來(lái)，超導(dǎo)隧道結(jié)由于其具有廣闊的應(yīng)用前景和豐富的物理特性，目前已成為凝聚態(tài)物理中另一個(gè)非?；钴S的研究課題.

馮金福教授在2000年至2003年在南京大學(xué)物理系攻讀博士學(xué)位，跟隨熊詩(shī)杰教授從事量子點(diǎn)輸運(yùn)特性研究工作，利用等價(jià)單粒子多通道網(wǎng)格方法對(duì)量子點(diǎn)的輸運(yùn)性質(zhì)開展了一系列的研究.文獻(xiàn)[10]研究了電子通過(guò)一個(gè)彈道量子線邊耦合量子點(diǎn)的輸運(yùn)特性.結(jié)果顯示了電導(dǎo)依賴于門壓的曲線呈現(xiàn)出兩個(gè)下降的峰，反映了量子點(diǎn)的反共振效應(yīng)[11].這反共振行為被解釋為是由直接透射的波和通過(guò)量子點(diǎn)反射波之間有害的干涉所致.如果量子線邊耦合更多的量子點(diǎn)，電導(dǎo)將顯示通過(guò)所有量子點(diǎn)散射的壓制效應(yīng)的累積.根據(jù)得到的抑制特性，提出了這種結(jié)構(gòu)能在將來(lái)的納米電子學(xué)中作為開關(guān)器件的結(jié)構(gòu).文獻(xiàn)[12-13]研究了電子遂穿通過(guò)正常金屬-量子點(diǎn)-超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸運(yùn)性質(zhì)，考慮了量子點(diǎn)具有多個(gè)能級(jí)以及庫(kù)倫相互作用.通過(guò)計(jì)算分析得到：調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的門壓，電子共振隧穿通過(guò)量子點(diǎn)的Andreev反射強(qiáng)度和相位能被控制；對(duì)于量子點(diǎn)偶占據(jù)情況下，電子共振隧穿正常金屬-量子點(diǎn)-超導(dǎo)結(jié)構(gòu)過(guò)程涉及了量子點(diǎn)的兩個(gè)能級(jí)，一個(gè)是對(duì)于電子而言的，另一個(gè)是對(duì)于空穴的；該系統(tǒng)中共振Andreev反射的振幅大于單壘情況正常金屬-超導(dǎo)結(jié)的Andreev反射振幅；電子-電子相互作用能壓制系統(tǒng)的電導(dǎo)，Andreev反射共振峰處相位有突變現(xiàn)象.

文獻(xiàn)[14]研究了電子輸運(yùn)通過(guò)一個(gè)正常金屬-超導(dǎo)顆粒-超導(dǎo)系統(tǒng)的直流輸運(yùn)特性，系統(tǒng)電流對(duì)門壓的函數(shù)顯示出2e周期性，這是超導(dǎo)顆粒系統(tǒng)的典型特征.研究發(fā)現(xiàn)庫(kù)柏對(duì)隧穿通過(guò)超導(dǎo)顆粒-超導(dǎo)結(jié)在系統(tǒng)的輸運(yùn)中執(zhí)行了重要的規(guī)則.如果超導(dǎo)帶隙大于超導(dǎo)顆粒庫(kù)倫能，在超導(dǎo)顆粒上的庫(kù)侖相互作用對(duì)輸運(yùn)特性影響較小，當(dāng)超導(dǎo)帶隙小于超導(dǎo)顆粒庫(kù)倫能時(shí)，庫(kù)柏對(duì)的Josephson隧穿將被壓制，然而當(dāng)超導(dǎo)帶隙接近于超導(dǎo)顆粒庫(kù)倫能時(shí)，由于共振隧穿和Josephson效應(yīng)的共存，隧穿電流明顯能被提高.

隨著高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，很多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)意味著高溫超導(dǎo)體有d-波對(duì)稱性，它不象常規(guī)的s-波超導(dǎo)體那樣有常數(shù)的帶隙.d-波超導(dǎo)體有各向異性的能隙，它在費(fèi)米面沿著節(jié)點(diǎn)方向能隙是變化的.而對(duì)于I-V特性的研究已經(jīng)擴(kuò)展到考慮正常金屬-d-波超導(dǎo)結(jié).結(jié)果已經(jīng)顯示由于在｛110｝方向微帶態(tài)的存在，d-波超導(dǎo)結(jié)的導(dǎo)電譜不同于常規(guī)s-波超導(dǎo)體.文獻(xiàn)[15]研究了正常金屬-量子點(diǎn)-d-波超導(dǎo)簿膜-正常金屬（N-QD-S-N）系統(tǒng)的輸運(yùn)特性.得到的結(jié)果是：對(duì)于N-QD-S-N系統(tǒng)內(nèi)含｛100｝面方向的d-波超導(dǎo)簿膜，Andreev反射被強(qiáng)烈地壓制，而峰的振幅是隨著簿膜厚度的增加而增加的.對(duì)于N-QD-S-N系統(tǒng)內(nèi)含｛110｝面方向的d-波超導(dǎo)簿膜，在能隙以內(nèi)零偏壓電導(dǎo)峰消失，而Andreev反射類似于系統(tǒng)內(nèi)含S-波超導(dǎo)簿膜的情況.

由于潛在的器件的應(yīng)用，對(duì)于鐵磁和超導(dǎo)之間的自旋極化輸運(yùn)已成為廣泛研究的課題.人們興趣一直集中在鐵磁和超導(dǎo)的點(diǎn)接觸輸運(yùn)性質(zhì)的研究，因?yàn)閷?dǎo)電電子的極化輸運(yùn)能受到Andreev反射的影響.在早期的理論工作中，超導(dǎo)對(duì)的效應(yīng)和自旋極化效應(yīng)之間的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)被研究過(guò)，并且對(duì)于鐵磁-常規(guī)超導(dǎo)的電流-電壓曲線的特性也被計(jì)算過(guò).對(duì)于正常金屬-量子點(diǎn)-超導(dǎo)結(jié)構(gòu)，文獻(xiàn)[12]已經(jīng)從理論上計(jì)算了Andreev共振隧穿行為.在正常金屬-量子點(diǎn)-超導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，如果用鐵磁代替正常金屬，那么鐵磁中自旋向上和自旋向下子帶的分裂將改變Andreev反射的特性.文獻(xiàn)[16-17]研究了電子通過(guò)量子點(diǎn)耦合到鐵磁和超導(dǎo)導(dǎo)線系統(tǒng)的輸運(yùn)特性并考慮了超導(dǎo)中的對(duì)勢(shì)、鐵磁中的交換能、量子點(diǎn)上的庫(kù)侖相互作用和能級(jí)結(jié)構(gòu).對(duì)量子點(diǎn)奇占據(jù)情況，系統(tǒng)發(fā)生自旋翻轉(zhuǎn)，得到的結(jié)果顯示，隨著增加交換場(chǎng)，通過(guò)調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的門壓，系統(tǒng)的共振Andreev反

射既能被提高也能被壓制.

3.2 DNA分子的電導(dǎo)特性研究

在DNA上電荷轉(zhuǎn)移的研究已經(jīng)有40年了.主要是為了生物，化學(xué)方面的特性.由于分子電子學(xué)的發(fā)展，DNA是否能夠?qū)щ娨鹑藗兙薮蟮年P(guān)注.如果DNA能作為理想的分子導(dǎo)線，那么有望在基因計(jì)算機(jī)、超微電子器件、納米機(jī)械、納米導(dǎo)體、DNA分子光開關(guān)等方面有廣闊的應(yīng)用前景.然而在物理方面對(duì)DNA分子的量子輸運(yùn)性質(zhì)的研究才剛起步，搞清電子在DNA分子上的長(zhǎng)距離電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制正是當(dāng)今熱點(diǎn)之一.Porath等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示電子隧穿通過(guò)人工合成10.4 nm長(zhǎng)DNA分子，在IV曲線上出現(xiàn)大帶隙半導(dǎo)體行為類似于半導(dǎo)體，De Pablo等對(duì)于天然隨機(jī)基對(duì)序列DNA分子也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量和理論計(jì)算，結(jié)果顯示λ-DNA分子有相當(dāng)大的電阻，類似于絕緣體.Fink和Schonenberger對(duì)天然隨機(jī)基對(duì)序列DNA分子的測(cè)量結(jié)果顯示，DNA分子具有良好的導(dǎo)電性，其行為類似于金屬.這說(shuō)明DNA分子能否導(dǎo)電仍然是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題.馮金福教授在文獻(xiàn)[18]中利用電子和兩能級(jí)系統(tǒng)基函數(shù)的組合態(tài)并結(jié)合等價(jià)單粒子多通道網(wǎng)格方法和Landauer公式，分析了在低溫下電子隧穿通過(guò)人工合成有限長(zhǎng)DNA分子輸運(yùn)特性.文中考慮了導(dǎo)電電子強(qiáng)耦合到兩能級(jí)系統(tǒng).在低溫下，電流-電壓曲線被較好地得到，也能解釋Porath等結(jié)果中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).其中大帶隙半導(dǎo)體行為被解釋為是導(dǎo)電電子受到兩能級(jí)系統(tǒng)的非彈性散射，從而使電子波函數(shù)退相位所致.在考慮每個(gè)G-C堿基對(duì)耦合到兩能級(jí)系統(tǒng)情況下，文獻(xiàn)[19-20]也得到了在電流電壓曲線上依賴于溫度的電壓帶隙行為.

4 量子點(diǎn)的自旋特性

量子點(diǎn)是一個(gè)能夠限制少量電子的固態(tài)結(jié)構(gòu)，當(dāng)量子點(diǎn)上的電子數(shù)目為奇數(shù)時(shí)，它就是一個(gè)帶有自旋的磁性納米結(jié)構(gòu).這個(gè)特性使得半導(dǎo)體量子點(diǎn)在單電子器件、存貯器以及各種光電器件等方面具有極為廣闊的應(yīng)用前景.例如，量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置[12].利用半導(dǎo)體量子點(diǎn)自旋性質(zhì)，量子點(diǎn)可以用作量子比特的基本信息單位.另一方面，介觀環(huán)是介觀系統(tǒng)中最早被研究的對(duì)象之一，從八十年代到現(xiàn)在一直是人們研究的熱門課題.研究的熱點(diǎn)主要是介觀環(huán)的AB效應(yīng)和持續(xù)電流.1983年，布鐵克（M.Büttiker）等人利用量子力學(xué)原理預(yù)言：對(duì)一個(gè)封閉孤立的介觀尺度的正常態(tài)金屬圓環(huán)，若用外磁場(chǎng)在環(huán)中感應(yīng)出一個(gè)電流，這一電流將是一個(gè)永不衰減的定態(tài)電流.就像超導(dǎo)環(huán)中的電流一樣，這個(gè)電流稱為介觀環(huán)的持續(xù)電流.1990年，賴維（L.P.Levy）等人第一次通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了介觀正常金屬環(huán)中存在持續(xù)電流這一預(yù)言.如果將量子點(diǎn)嵌入量子環(huán)，結(jié)合各自特點(diǎn)，系統(tǒng)將會(huì)展現(xiàn)出一系列豐富的物理特性.一個(gè)量子點(diǎn)被嵌入一個(gè)介觀環(huán)系統(tǒng)，量子點(diǎn)上的局域電子就會(huì)與環(huán)上的巡游電子相互作用，這為研究局域電子與巡游電子之間的關(guān)聯(lián)作用提供了一種可行的方法，也是一種很好的器件模型.

文獻(xiàn)[22]通過(guò)解含時(shí)多體薛定諤方程研究了一個(gè)量子點(diǎn)嵌入鐵磁環(huán)的系統(tǒng)后量子點(diǎn)的自旋特性.其中，假定了系統(tǒng)中有兩個(gè)自旋相反的電子，這是系統(tǒng)的一個(gè)激發(fā)態(tài).得到的結(jié)論如下：考慮到交換場(chǎng)，占位能，庫(kù)侖相互作用能及耦合強(qiáng)度，文中提供了一種基本方法來(lái)研究一個(gè)量子點(diǎn)嵌入鐵磁環(huán)系統(tǒng)中量子點(diǎn)上局域自旋隨時(shí)間的演變過(guò)程；由于鐵磁環(huán)與量子點(diǎn)之間存在很高的勢(shì)壘，系統(tǒng)的初始狀態(tài)對(duì)點(diǎn)上自旋的振蕩有很大的影響；局域自旋的振蕩依賴于很多參數(shù)，如交換場(chǎng)，耦合強(qiáng)度，量子點(diǎn)上的門壓，庫(kù)侖相互作用能等；鐵磁環(huán)中的交換場(chǎng)較大時(shí)有利于減小環(huán)上巡游電子對(duì)點(diǎn)上局域電子的屏蔽作用，自旋振蕩的頻率也會(huì)隨著交換場(chǎng)的增大而增大.文獻(xiàn)[23]利用等價(jià)單粒子多通道網(wǎng)格方法研究了嵌于超導(dǎo)環(huán)上量子點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì).得到了電荷的振蕩時(shí)間短于自旋的振蕩時(shí)間，超導(dǎo)環(huán)中的對(duì)勢(shì)較小時(shí)有利于減小環(huán)上巡游電子對(duì)點(diǎn)上局域電子的屏蔽作用，自旋振蕩的頻率也會(huì)隨著對(duì)勢(shì)的增大而增大.也就是說(shuō)與正常金屬相比，超導(dǎo)環(huán)上巡游電子對(duì)局域自旋有更強(qiáng)的屏蔽作用.

量子點(diǎn)不僅具有極其豐富的物理內(nèi)涵，而且其性能可置于不斷發(fā)展的精密的工藝控制之中.量子點(diǎn)在非線形光學(xué)、磁介質(zhì)、催化、醫(yī)藥及功能材料等方面均具有極為廣闊的應(yīng)用前景.最近，馮金福教授課題組

圍繞量子點(diǎn)的熱電效應(yīng)進(jìn)行了研究，取得了一些成果[24-27].由于半導(dǎo)體量子點(diǎn)還有很多新的現(xiàn)象有待于發(fā)現(xiàn)，課題組正致力于量子點(diǎn)的輸運(yùn)性質(zhì)研究，期待著新的成果發(fā)表.

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《常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào)》編輯部

A Review of Professor Feng Jin-Fu's Research on the Electronic Transport Properties of Sem iconductor

LIU Yu-shen
(School of Physics and Electronic Engineering,Changshu Institute of Technology,Changshu 215500,China)

This paper conducts a review of Professor Feng Jin-fu’s research on the field of the electronic transport properties of semiconductor from four aspects∶spatialmodulation differential reflectance spectroscopy,quantum theory ofmesoscopic electrical circuit,quantum transport properties of quantum dot and DNA and spin characteristic of quantum dot.

quantum dot;transport;spin

O488

A

1008-2794（2014）04-0001-06

2014-05-15

劉玉申，副教授，博士，研究方向：納米與分子體系的輸運(yùn)，E-mail∶ysliu@cslg.cn.