介觀及奈米尺寸結構中電子動力學及相互作用之研究

Abstract

本計畫擬研究四個介觀與奈米尺寸以及無序系統的基礎物理課題：（一）擬探討無序系統中的dynamical structure defects（或兩能級隧穿系統two-level tunneling systems）。我們計畫尋找適當的材料樣品，研究兩能級隧穿系統與導電電子耦合從而造成的低溫傳輸性質。兩能級隧穿系統常常造成類似（非磁性）近籐效應的物理現象，同時也可能造成電子相位相干時間的破壞，是凝態物理中的一個多年未曾解決的多體物理課題。（二）擬研究金屬/絕緣體/金屬隧道結的穿隧電流現象。在nano-granular金屬隧道結中，無序的影響會使得費米能級處的電子能態密度降低，因而造成微分電導（differential conductance or dI/dV）在零偏壓處有一個很明顯的極小值。但是當有（磁性或軌道）近籐效應存在時，零偏壓處的微分電導反而會有一個極大值。我們將在低溫下以及高磁場中進行測量，以深入研究產生極小或極大值微分電導的微觀物理機制。（三）擬持續介觀系統中電子相位相干時間的量測，將繼續研究無序系統中的電子—聲子散射與干涉現象，探討該項干涉在介觀及奈米樣品中產生的新電、熱效應，並釐清新的退相干機制。（四）擬進行單根金屬及半導體奈米線的低溫電性與量子傳輸特性之量測，和新物理現象或非費米液基態之探索。 兩能級隧穿系統和電子退相干機制的研究往往需要在極低溫下和極高磁場中進行，為了進行超低溫的量測，本計畫擬加強與日本「理化學研究所（RIKEN）」之「低溫物理實驗室」的國際合作，使用其超大型3He-4He稀釋製冷機，以期得到最確切而無疑意的數據。本計畫也將加強與理論學家的密切討論與合作。