杂质引起的平行双量子点结构中热电效应的异常

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低维物体量子点体系已成为研究凝聚态物理的一个重要领域,因为它不仅能补充基础理论,而且还为量子器件的发展提供了理论基础。目前随着实验技术的不断进步和持续发展,已经允许在纳米尺度的范围内,通过操控量子点的方式来实现和操控量子点体系,这也促使更多的研究者致力于研究量子点这种类原子系统中的电子特性。尽管已有以上这些工作,但对量子点系统而言,由于其无规则性和缺陷性,杂质的存在是不能避免的。到目前为止,制造两个纯净的量子点仍然是一项非常巨大的挑战。一些杂质经常出现在量子点系统中,使得量子点的能级杂化,但是又因为它们并非直接与电极耦合,因此被称做杂质态。这些杂质的存在将影响电子的输运性质,因此,研究杂质对耦合量子点结构内的电子输运性质的影响是十分有必要的。本文采用非平衡态格林函数方法,从理论方面论述了由于在平行双量子点结构中的杂质引发的热电效应的异常。在平行耦合的双量子点系统中,讨论在平行双量子点系统中的杂质对热电效应产生的影响,首先引入局域磁通,我们分别描绘出随着温度的增加,φ=0和φ=π两种情况下的电导(Conductance)、热功率(Thermopower)、热导(Thermal conductance)和热电优值(Thermoelectric figure of merit)变化图像。通过观察比较我们发现在这种体系中,Fano效应确实有助于增强热电效应,特别是在φ=π的情况下尤为显著。我们再考虑杂质以三种形式与量子点耦合:第一种情况杂质与共振路径的量子点耦合,我们发现;在这种情况下,当kBT=0.05Γ,φ=0时,随着杂质和量子点耦合强度的提高,热功率、热电优值、电导和热导的值在Fano区域发生振荡。此处,对于振荡,这些系数的极值增强,并且转向高能方向。如果磁通量为φ=π,杂质效应则更加明显。如果磁通量为φ=π的情况下,会出现两个分支的振荡,一个分支在Fano区域,而另一个分支在λ1≈-2ε0区域附近。另外,当温度提高到kBT=0.1Γ时,杂质的效应仍清晰可见。总的来说,杂质能有效提高热电效应。不同的结果是在φ=π的情况下,系数不会随着λ1的增加而振荡;第二种情况是杂质与非共振路径的量子点耦合,总之,在无磁通量的情况下,热功率、热电优值、电导和热导的极值只有在λ2>0.5Γ的情况下是可见的,位于ε0=0的附近。相对的,在φ=π的情况下,杂质和量子点在弱耦合强度的情况下我们看见了在ε0=0.5Γ点附近存在的极值。当λ2>0.5Γ的情况下,极值出现在能量零点的附近。到目前为止,我们已经知道在非共振路径和杂质耦合的热电性质比共振路径中与杂质耦合时的热电性质更为明显;第三种情况是在共振路径和非共振路径中的量子点都与杂质耦合的情况。我们发现:在kBT=0.05Γ的情况下,在两个路径中的杂质效应能够被分别觉察到。简单地说,随着耦合强度的提高,共振路径的杂质将存在于Fano区域的热功率(S)和热电优值(ZT)的极值推到高能方向,并且伴随着振动。非共振路径的杂质仅仅导致在能量零点附近的热功率和热电优值的提高。值得注意的是,在零磁通的情况下,低能区的共振通道总是被观察。另一方面,当温度增加到kBT=0.1Γ,共振路径的杂质几乎对热功率和ZT的变化帮助甚微。尤其是在φ=0的情况下,我们在Fano区看不见S(或ZT)的极值,至于在φ=π的情况下,共振路径的效应只将S(或ZT)的极值转到高能方向,但是不改变它的值。其次,我们发现杂质无论跟哪种情况的量子点耦合,热电效应都能随杂质和量子点的耦合强度的增强而提高,这就意味着Fano干涉的破坏不是抑制热电效应的必需条件。因此,我们希望不同的结果能够帮助我们去理解杂质在调节平行双量子点结构中热电性质所扮演的角色。
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