关联电子对在单分子、量子点体系中的输运特性研究

电子对输运是低维体系中最近发现的一种电荷输运新机制。以往关于电荷输运的研究工作主要集中在单电子输运和关联效应上，忽略了有效负U（库仑作用）等原因引起的电子以电子对的形式参与输运的过程。本项目研究电子对在单分子和量子点体系中的输运特性。利用量子主方程和非平衡格林函数方法，研究电子对输运过程中微分电导、散粒噪声等随门电压、偏压以及与电极耦合强度等的变化规律，在门电压-偏压参数空间给出单电子和电子对隧穿分别主导电荷输运的相图。进一步引入分子磁性自由度，同时考虑电声耦合和自旋交换作用，研究电子对输运对磁性分子电导量子台阶、自旋阻塞等输运特性的影响。此外，我们扩展耦合双量子点输运模型，增加点间电子对的直接隧穿项，研究电子间纠缠动力学及电子对隧穿这种多体效应在量子输运行为中的作用。本项目旨在揭示电子对参与输运引起的新效应及其物理机制，为设计单分子功能器件以及在量子信息和量子计算领域的应用提供理论依据。

低维量子输运，因其重要的基础理论意义和技术应用价值是近年来理论和实验研究的热点课题之一。局域自旋和电子自旋的交换作用以及有效库仑作用引起的电子对隧穿等会对输运过程产生重要影响。本项目研究了单分子磁体和量子点体系的电子输运特性：利用量子主方程和非平衡格林函数方法，研究了大局域磁矩下电子自旋耦合作用及库仑作用对输运过程中微分电导、散粒噪声随门电压、偏压以及铁磁电极极化共型等变化规律的影响；以扩展的哈伯德模型出发，给出了粒子对隧穿效应和库仑效应下玻色粒子绝缘相和超流相的相图；建立由高自旋的局域磁矩、电子自旋、声子模等多自由度构造的输运模型，引入由福克态构造的哈伯德算符并利用该算符的非平衡格林函数方法，研究了磁性单分子与声子模耦合系统的非弹性低温输运特性。本项目揭示了电子输运引起的新效应及其物理机制，为设计单分子功能器件以及在量子信息和量子计算领域的应用提供了理论依据。