[发明专利]一种通过光场照射增强双量子点结构中自旋热电势的方法

说明书

本发明公开了一种通过光场照射增强双量子点结构中自旋热电势的方法，该方法通过将二个半导体量子点串联耦合，并对与量子点连接的两侧电极施加不同的热辐射，让双量子点结构中存在温度梯度；如果在量子点中施加磁场，则量子点之间的耦合强度可以变得和自旋自由度有关，从而不同自旋方向的电子流经量子点结构时，会发生不同的干涉效应，使得自旋向上和自旋向下热电势的尖峰在量子点能量空间分开，从而获得纯热电势；适当调整结构参数的情况下，调节光场可以让双量子点结构的自旋热电势进一步增强，为设计快速响应、高效低能耗和灵敏温度探测提供基础；优于传统的电荷热电势，突破了热电效率低下的限制，且适用于自旋过滤装置或热电转换领域。

技术领域

本发明属于新能源与储能技术领域，具体涉及一种通过光场照射增强双量子点结构中自旋热电势的方法。

背景技术

目前，人们对器件的研究朝向微型化方向发展，不同环境下的电子输运成果及制备所得的纳米器件被广泛应用，所以研究并提升量子器件的性能是目前发展方向的重要问题。量子点系统结构独特，有多种多样的电子输运特性，故可根据它的不同结构和性质可以研制出不同功能的纳米器件，因此人们也开始想要提升微型器件的能量转化效率。

如今国内外科学家越来越重视开发高效的能量转换器。随着纳米技术的飞快发展，纳米材料的中高热电转换效率被人们逐渐得知，它的热电转换效率远远高于传统材料的热电效率，未来将会推进热电材料在实际中的应用和发展。目前，不可再生能源的消耗等问题随着时间的影响越来越严重，不断研发和应用可再生能源，制备具有高能量转换效率、功能多样和性能损耗少的材料是未来的一个重要方向。耦合多量子点系统中，电子可以选择不同的费曼途径隧穿且保持很好的量子相干性，这对量子点的热输运性质有着很好的研究作用。我们还需要通过不断的研究去降低和利用纳米器件的发热，这有利于将来能源的节省利用。

因此，研究纳米器件结构的热输运性质对于人们更深层次了解电子运输信息、提升改善器件的能量转换效率和缓解世界能源危机有着十分深刻且重要的意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种有效、稳定性强的通过光场照射增强双量子点结构中自旋热电势的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种通过光场照射增强双量子点结构中自旋热电势的方法，该方法的步骤如下:

(1)将两个半导体量子点通过隧道结耦合成双量子点结构；

(2)通过阴极探针对双量子点结构进行X、Y、Z三个方向的空间限制；

(3)在串联双量子点结构的两侧安设与外电路相连接的左电极和右电极，然后在左电极和右电极施加热辐射，令左电极和右电极之间具有温度差；

(4)往双量子点结构中注入电子，让自旋朝上与自旋朝下的电子在双量子点结构的自旋相关耦合以及热势差的影响下发生分离，且分别往左电极与右电极方向移动，让双量子点结构的自旋热电势进一步增强。

进一步的，所述步骤1的半导体量子点粒径范围是2nm～1um。

进一步的，所述步骤3的热势差取值范围是5K～30K。

本发明的有益效果是：本发明通过光照射，能让双量子点结构的自旋热电势进一步增强，使得自旋热电势在具备快速响应、高效低能耗和灵敏温度探测的特征下，优于传统的电荷热电势，突破了热电效率低下的限制，且适用热电转换领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的模型结构示意图；

图2是在不同的光场振幅和频率下，电导G作为第1个量子点能量ε₁的函数关系图；

图3是自旋向上的热电势S作为费米能量μ在光场频率影响下的关系图。