閘極局域的開放式量子點與一維通道的抽運傳輸、整流、與自旋極化機制

Abstract

我們將繼續之前在奈米結構的量子電荷抽運與整流傳輸機制的研究，我們有興趣 的奈米結構是閘極局域的開放式量子點與量子窄通道，再者，我們會探討奈米結構系 統的自旋極化物理；過去數年，我們已建立一套電子束微影技術，並成功地在砷化鎵 異質結構上製作各式奈米尺度的表面閘極，此高mobility 的二維電子氣乃由以色列 Weizmann 研究中心的Umansky 博士研究小組提供，開放式量子點可藉由兩高頻但具 相位差的局域位能造成量子系統在無外加DC 偏壓下產生DC 電流，此抽運的測量技術 已建構完成，（目前頻率可達80MHz），而且我們目前初步的實驗證實了量子抽運電流 在我們元件內的存在，由於閘極的對稱性安排，抵銷了整流電流。為了更確定這幾何 安排的效應並進而更瞭解此二機制，我們將設計不同RF 閘極組態，觀察dc 電流，釐 清二者的相對貢獻，同時我們將針對抽運電流與量子點物性（尺寸大小、能態）做深 入探討；另外，我們將著重於窄通道的量子電荷抽運機制，並提高頻率範疇，多組指 狀閘極對將直接製作於窄通道之上，由指狀閘極幾何上的不同安排，可更深入認識抽 運機制；最後，我們將研究複合式奈米結構的傳輸機制，量子點的電荷抽運在適量的 Zeeman 分裂下將可成為相位同調的自旋抽運，組合量子點與量子尖端接點可形成自旋 極化電流源與偵測器，我們將研究自旋軌道作用在自旋鬆弛與非同調性的扮演角色。