بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، جریان اسپینی در دو نقطهی کوانتومی سریِ متصل به الکترودهای فرومغناطیسی با استفاده از فرمولبندی تابع گرین غیرتعادلی و روش معادلهی حرکت مطالعه میشود. فرمول جریان سیستم با معادلات نرخ به دست میآید و اثر قطبیدگی الکترودها بر جریان بررسی میشود. نتایج کاهش جریان را با افزایش قطبیدگی الکترودها نشان میدهد. همچنین مشاهده میشود که قطبیدگی الکترودها اختلاف بین جریانهای اسپین بالا و اسپین پایین را افزایش میدهد و در نتیجه، جریان قطبیدهی اسپینی به خوبی در سیستم مفروض حاصل میگردد.
با پیشرفت گستردهی نانوتکنولوژی در سالهای اخیر، انتقال الکترون در سیستمهای کوانتومی، مانند نقطههای کوانتومی و مولکولهای منفرد، توجه ویژهای را به خود اختصاص داده است. در بسیاری از مطالعات نظری و تجربی، با اعمال ولتاژ خارجی و یا قرار دادن سیستم در میدان مغناطیسی، جریان عبوری از سیستم در شرایط غیر تعادلی محاسبه و بررسی میشود. در این دست مطالعات، نقاط کوانتومی - - 1، مولکولهای منفرد - - 2 و غیره، در ناحیهی مرکزی به دو الکترود فرومغناطیس یا فلزی متصل شدهاند.
در این مقاله، دو نقطهی کوانتومی که به صورت سری به یکدیگر متصل شدهاند به عنوان ناحیهی مرکزی در نظر گرفته شده است. اختلاف پتانسیل بین الکترودهای فرومغناطیسی که از دو طرف به ناحیهی مرکزی وصل شدهاند، باعث شارش جریان الکتریکی در سیستم میشود. با استفاده از فرمولبندی تابع گرین و معادلات نرخ، رابطهی جریان محاسبه میگردد. در محاسبات فرض میشود که ناحیهی مرکزی به شکل بسیار ضعیفی به الکترودها جفت شده باشد. از طرف دیگر، جفت شدگی دو نقطهی کوانتومی به یکدیگر نیز ضعیف باشد تا بتوان آنها را به طور منفرد در نظر گرفت. با در نظر گرفتن تقریب نوار پهن، قدرت جفت شدگی بین ناحیهی مرکزی الکترودها مستقل از انرژی است و ثابت باقی می ماند.
اولین پلهی جریان مربوط به حالتی است که eV 2 eV 2 و الکترونی با انرژی E از الکترود چپ به داخل نقطه تونل میزند. دومین و سومین پلهی جریان مطابق با حالت دو الکترونی
سیستم که در این حالت الکترون با انرژی U و یا U به داخل نقطه تونل میزند. چهارمین و پنجمین پلهی جریان وقتی ظاهر میشود که ولتاژ به اندازهای افزایش مییابد تا ترازهای انرژی متناظر با حالتهای سه الکترونی و چهار الکترونی در ناحیهی مرکزی در پنجرهی جریان قرار گیرند.
افزایش قطبیدگی الکترودها، قدرت تونل زنی الکترونها با اسپین پایین از ناحیهی مرکزی به درون الکترود چپ را کاهش می دهد و باعث کاهش جریان اسپین پایین میشود. از طرفی شدت تونل زنی با اسپین بالا از ناحیه مرکزی به الکترود - چپ - راست را - افزایش - کاهش مییابد، در نتیجه الکترونهای با اسپین بالا مدت زمان بیشتری را در ناحیهی مرکزی سپری میکنند و باعث کاهش جریان اسپین بالا میشود.
