1、本文針對(duì)目前既有基礎(chǔ)研究意義，又可能在未來具有重要應(yīng)用價(jià)值的單分子磁體的量子輸運(yùn)做了較為系統(tǒng)的研究。研究的目的一方面為了揭示單分子磁體的宏觀量子現(xiàn)象對(duì)電子輸運(yùn)的影響，另一方面為設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)以單分子磁體為電子元件的分子器件提供理論方面的依據(jù)。文章首先簡單的介紹了介觀輸運(yùn)、單分子磁體宏觀量子現(xiàn)象以及單分子磁體量子輸運(yùn)的研究現(xiàn)狀，接著在第二章中較為詳細(xì)的介紹了本文所采用的理論研究工具——非平衡態(tài)的格林函數(shù)和隸玻色子平均場的方法，然后對(duì)嵌有單分子

2、磁體的量子點(diǎn)的輸運(yùn)特性以及單分子磁體的Kondo效應(yīng)做了研究:
　　首先，我們提出低溫下處于基態(tài)的分子磁體發(fā)生宏觀量子相干時(shí)，就相當(dāng)于一個(gè)旋轉(zhuǎn)地磁矩，能夠?yàn)楹退邢嗷プ饔玫碾娮犹峁┮粋€(gè)自旋翻轉(zhuǎn)的機(jī)制。而這個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)制可以通過加在難磁化平面內(nèi)的磁場的大小和方向來進(jìn)行調(diào)解?；谏鲜稣J(rèn)識(shí)，我們對(duì)嵌有單分子磁體的量子點(diǎn)的輸運(yùn)作了研究。數(shù)值分析的結(jié)果顯示，當(dāng)量子點(diǎn)與完全極化的反平行的鐵磁電極的耦合時(shí)，電流的大小會(huì)隨著磁場發(fā)生振蕩，在某些特殊磁

3、場值下，電流會(huì)被完全抑制。另外，即使對(duì)于非完全極化的電極而言，分子磁體的宏觀量子效應(yīng)對(duì)輸運(yùn)的影響也不可忽略。利用上述性質(zhì)期望可以實(shí)現(xiàn)由磁場控制的電流開關(guān)。
　　其次，當(dāng)外加磁場沿著分子磁體的易磁化軸時(shí)，會(huì)發(fā)生磁化矢量的共振隧穿。我們先將一個(gè)涉及到多態(tài)的問題映射為含有多個(gè)之間有耦合的子系統(tǒng)。然后利用非平衡態(tài)的格林函數(shù)對(duì)系統(tǒng)的電流、電導(dǎo)、隧穿磁阻和散粒噪聲作了研究。分析結(jié)果顯示，與分子磁體的耦合造成了造成了電導(dǎo)峰的劈裂和電流呈現(xiàn)出臺(tái)階

4、狀的特征，而磁化矢量的量子隧穿會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)這個(gè)特征。特別是磁場的掃描速度通過分子磁體也會(huì)影響到輸運(yùn)。此外，我們還詳細(xì)的分析了自旋的彈性與非彈性隧穿的問題，以及相應(yīng)的非彈性隧穿的路徑。對(duì)于隧穿磁阻來說，由于自旋非彈性的隧穿，造成零偏壓處會(huì)有一個(gè)很小的非彈性電流，增加了隧穿電阻。散粒噪聲和Fano因子也強(qiáng)烈的依賴于磁場強(qiáng)度、耦合強(qiáng)度和磁場的掃描速度。電子和單分子磁體的耦合會(huì)使散粒噪聲和Fano因子得到明顯的加強(qiáng)。而磁化矢量的量子隧穿所引起的

5、非彈性隧穿又導(dǎo)致零偏壓時(shí)散粒噪聲的出現(xiàn)。
　　最后，基于無限U下的Anderson模型，我們討論了在強(qiáng)的電子關(guān)聯(lián)下與金屬電極耦合的單分子磁體的量子輸運(yùn)特性。通過隸玻色子平均場的方法，我們計(jì)算了零偏壓附近的微分電導(dǎo)。數(shù)值結(jié)果顯示，分子磁體的各向異性的等效于一個(gè)方向?yàn)?Z的外加磁場，造成了Kondo電導(dǎo)峰的劈裂。當(dāng)外加磁場沿著分子磁體的易磁化軸以不同的速度c調(diào)節(jié)時(shí)，Kondo峰的行為也各不相同:c較大時(shí)，磁場只會(huì)造成Zeeman效應(yīng);