介观体系中电热输运性质的研究

作     者：刘杰 

作者单位：中国科学院研究生院 

学位级别：博士

导师姓名：孙庆丰;谢心澄

授予年度：2011年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学] 

主      题：热产生 库仑阻塞效应 热电效应 效益指数 量子点 介观体系 非平衡格林函数 

摘      要：利用非平衡格林函数方法，我们得到了介观体系下的热产生公式。同时利用这个公式，我们研究了当电流通过一个包含库仑阻塞作用和电声相互作用的量子点体系时的热产生问题。我们发现，当声子频率很小的时候，热产生是同电流成正比的。然而，当声子频率较大的时候，热产生在本质上是不同于电流的。它不再随电流单调变化，许多新奇的和有趣的现象将会产生。当电流由于库仑阻塞作用而变的很小的时候，热产生却变的非常大。而另一方面，当系统处于共振隧穿区域时，这时电流非常大，可是热产生却非常小。这很有意思，这意味当系统处于这个区域时，电子器件运行产生的热量是很小的。这是一个电子器件运行的理想区域。而且，当热产生随着电压变化时，虽然电流是随电压单调递增的，但是热产生却不一样，有些时候甚至会出现反向减小的情况。\n 我们进一步研究了在库仑阻塞机制下的量子点的热电效益指数。我们发现，当量子点只有单能级被考虑时，它的热电性质是非常好的。然而，当考虑两个或者是多个能级的时候，由于双极效应的出现，热电效益指数ZT被大大的抑制了。但是，当库仑作用存在时，我们发现库仑阻塞作用能够有效的增大能级间距。从而能够减小双极效应而导致ZT非常高。因此，我们更有希望在具有大的库仑阻塞作用的量子点体系中发现高性能的热电材料。