量子输运的大偏离分析方法及自洽波恩主方程方案

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hs20081987
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对介观纳米系统的量子输运性质研究有重要的器件应用价值。同时,由于在输运过程中可能存在的电子多体关联和量子相干效应,这类研究也有丰富的物理内涵。本文力图发展若干有用的量子输运分析方法,以便能更好地应用于以上问题的研究。  首先,基于粒子数分辨的主方程,我们构造了一个可应用于介观输运研究的有效的大偏离分析方案。此方案和传统的全计数统计方案类似,但是它能够提取更多的信息,尤其是能够分析发生概率比较小的隧穿事件。对动力学路径做加权统计平均,通过调节共轭场,可以揭示各种隐含的动力学相以及各相之间的过渡或更为剧烈的相变行为,以此来揭示输运系统中存在的丰富的动力学行为。把大偏离分析方法应用于几个典型的输运体系,得出了一些有趣的结果。在单能级输运系统中,发现Fano因子存在着一种特殊的标度不变性;在并联双量子点输运系统中,当量子点之间存在强的库仑排斥相互作用时,发现了动力学相变的现象,利用系统动力学相变所表现出的行为可以更深刻的揭示输运特征,对发生概率小的随机隧穿事件能很好地表征;当去除量子点间的库仑排斥相互作用时,在此体系中,该方法清楚地揭示;由于电子的多体关联和量子相干性的交互作用,将诱导出快、慢两条输运通道,以及由此引起的动力学相变行为。  然后,基于二阶波恩近似的主方程,我们发展了可用于量子输运研究的自洽波恩主方程。基本思想是在隧穿的自能项中把自由传播子替换为基于二阶波恩近似的有效传播子。我们发现通过这种改造后,对原来二阶输运主方程的改进效果是显著的,完全超越了传统的二阶波恩近似主方程。新的方案应用于自由输运体系,能严格地得到任意电压条件下的输运电流结果,更重要的是能应用于存在库仑排斥等多体相互作用的系统,在单能级的安德森模型输运系统中可以恢复出非平衡近藤效应。我们提出的自恰波恩主方程输运方案形式简洁紧凑,通过应用于具体的输运系统充分验证了其计算结果的正确性和运算过程的简便性,是研究量子输运问题的一个有效工具。
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