量子点阵列几何构型对电子跃迁输运的调控

王博维1)2)，商姊萌2)3)，韩伟华1)2)3)， 1) (中国科学院大学前沿交叉科学学院) 2) (中国科学院半导体研究所, 半导体集成技术工程研究中心) 3) (中国科学院大学, 材料与光电研究中心)

摘要：硅基纳米结构中杂质原子量子点阵列因其在量子计算、量子模拟等领域的巨大应用潜力而备受关注. 基于线形、环形和网状等不同几何结构排列的量子点阵列因拓扑特性的差异以及长程库仑相互作用的影响, 展现出各异的电子输运特性. 同时, 通过调控电子隧穿和波函数相位相干性, 可以深刻影响电子的跃迁输运行为. 本文致力于构建硅基纳米结构中杂质原子量子点阵列的通用Fermi-Hubbard 模型, 探讨量子点分布的几何构型对电子的跃迁输运行为的调控机制. 特别以环形量子点阵列为例, 深入分析了不同几何结构和电子跃迁模式下的电子添加能谱与电导特性, 揭示了在位电子库仑排斥能、位间电子库仑排斥能、电子-离子实长程库仑吸引能与量子点耦合对电子跃迁行为的影响, 为理解量子点阵列几何分布对跳跃电子输运特性的调控机制提供了基本理论框架.

关键词: 量子点阵列, 电子跃迁, 几何构型, 通用Hubbard 模型