量子霍爾系統(tǒng)中的量子相以及量子相變的實驗研究.pdf

1、從GaAs/AlGaAs半導(dǎo)體量子阱中二維電子氣在極低溫強磁場下量子輸運的實驗出發(fā)，通過調(diào)節(jié)磁場大小、傾斜角度、電子氣濃度、樣品溫度和射頻場等外加參數(shù)，測量霍爾樣品的縱向電阻和霍爾電阻，研究了量了霍爾系統(tǒng)中存在的各種量子相以及量子相變的問題。研究量子霍爾系統(tǒng)中這些相與相變的問題，不僅有助于我們理解這些現(xiàn)象背后的相互作用，而且更給我們提供了控制它們的技術(shù)手段?？紤]到其中的某些態(tài)可以用來做量子信息處理，我相信我們的工作將會給未來實現(xiàn)基于二維

2、電子氣系統(tǒng)的量子計算機提供線索。 本論文的主要內(nèi)容： 1.介紹了二維電子氣系統(tǒng)在磁場下存在的經(jīng)典的與量子的輸運現(xiàn)象。基于不可壓縮的量子態(tài)以及無序的存在，給出了量子霍爾效應(yīng)的一個理論解釋。 2.介紹了量子霍爾系統(tǒng)中局域態(tài)—擴展態(tài)相變的標(biāo)度理論，同時實驗上研究了GaAs/GaAlAs量子阱單子帶二維電子系統(tǒng)中的量子霍爾效應(yīng)以及其平臺間的相變問題。 3.研究了GaAs/AlGaAs量子阱雙子帶二維電子氣系統(tǒng)中的

3、拓撲相圖，并且發(fā)現(xiàn)了因面內(nèi)磁場導(dǎo)致的贗自旋量子霍爾鐵磁態(tài)所發(fā)生的相變。 4.在雙子帶量子霍爾系統(tǒng)中，研究了朗道能級簡并處的局域態(tài)與擴展態(tài)間的相變的性質(zhì)。 5.介紹了電阻探測核磁共振基本的原理和方法，研究了填充因子V=4附近各個贗自旋態(tài)的核磁共振信號的響應(yīng)以及核自旋弛豫時間T1。 6.對于博士期間工作的總結(jié)，以及對于進一步進行實驗的展望，介紹了基于量子霍爾系統(tǒng)的量子信息處理的最新進展。 本論文的主要創(chuàng)新點：

4、 1.對于理論預(yù)言的標(biāo)度函數(shù)進行了實驗驗證，指出臨界相變的不同區(qū)域滿足不同形式的標(biāo)度函數(shù)。 2.在雙子帶二維電子氣系統(tǒng)填充V=4處，首次發(fā)現(xiàn)了一個由于面內(nèi)磁場導(dǎo)致的具有SU(2)對稱性的贗自旋量子霍爾鐵磁態(tài)到具有SU(4)對稱性的一個未知態(tài)的相變。 3.在雙子帶系統(tǒng)中朗道能級交叉混合處進行了標(biāo)度行為的研究，指出對于特定無序分布的樣品，朗道能級的混合不會改變系統(tǒng)的標(biāo)度行為。 4.對于贗自旋量子霍爾鐵磁態(tài)進行