碳纳米管载流子的自旋轨道耦合通常很弱，实验上发现其弯曲几何构型可使载流子产生附加的自旋轨道耦合。在众多的弯曲纳米碳管中，几何构型所产生自旋轨道耦合规律及其对载流子运动的影响，是需要解决的而且非常关键的科学问题，这也是碳纳米结构自旋电子学研究一个非常迫切的问题。 本项目研究了直线单壁纳米碳管载流子自旋轨道耦合与其手征角间的关系,确定了纳米碳管环、纳米碳管螺旋、纳米碳卷的构型几何产生的载流子自旋轨道耦合能，分析了这些弯曲纳米碳管载流子自旋状态特性及弯曲附加自旋轨道耦合引起的能谱变化。发现旋量曲率效应是影响电子特性的一个重要因素,得到碳纳米管一个新的导电判据。预言出与传统判据矛盾的现象，即传统“金属”单层纳米碳管具有比传统“半导体”单层纳米碳管更大的带隙，我们的理论结果与实验观测数据完全符合，并修正了前人对实验观测数据理论解释错误。研究了电场对石墨烯纳米带中电子的de Haas-van Alphen效应的影响，发现电场可以调制de Haas-van Alphen振荡,理论预言出振荡坍缩现象。计算了石墨烯纳米带的比热，确定了比热随纳米带宽度变化关系。同时研究了应变对石墨烯纳米带比热的调制作用，发现应变在低温情况对比热的响应与高温情况下相反，该响应行为的转变温度约为110K。讨论了直线纳米碳管、纳米碳管螺线等系统的输运性质。研究了纳米碳管、石墨烯环的几何相位效应，讨论持续电流中的自旋轨道耦合响应,除了发现石墨烯环具有非零的AA相位外，还发现了存在非平庸的AA流，其中AA持续电流呈现帕波现象。在一定条件下AA流可以为方波，该效应可以应用来设计介观电流方波信号源。此外，从理论上预言了石墨烯周期结构在红外波段及更宽波段呈现非共振电磁左手超材料性质，并且外电场能够调控其左手特性的波段范围。从理论上构造出了具有磁光效应的石墨烯周期结构,发现石墨烯周期结构具有很强的磁光性质，预言了石墨烯周期结构的Verdet常数比通常掺稀土元素磁光玻璃值大1至2个数量级。以纳米螺旋结构为例，研究了的电子自旋几何极化方案和自旋过滤，发现曲率和挠率具有自旋极化效应和自旋极化方向旋转效应。 这些研究对发展凝聚态理论具有重要学术意义，对研发新型自旋电子学器件具有指导意义。

2008年实验发现曲率能够在纳米碳管产生电子自旋轨道耦合后，曲率自旋轨道耦合及其效应成为凝聚态物理学一个重要的研究方向，我们拟从理论上研究弯曲纳米碳管曲率产生载流子自旋轨道耦合的规律及其物理效应。研究直线单壁纳米碳管载流子自旋轨道耦合与其手征角间的关系,确定纳米碳管环、纳米碳管螺旋、纳米碳卷的构型几何产生的载流子自旋轨道耦合能。分析这些弯曲纳米碳管载流子自旋状态特性及弯曲附加自旋轨道耦合引起的能谱变化。计算直线纳米碳管、纳米碳管螺线等系统的电导率与自旋极化率。研究分别由直线纳米碳管、纳米碳管螺线和磁体构成的结，计算隧穿过程电导率、自旋极化率，并分析隧穿共振条件，确定弯曲构型几何对载流子隧穿透射率的影响。研究纳米碳管环的AB、AA及AC效应，讨论持续电流中的自旋轨道耦合响应。分析可能的电子自旋几何极化方案和自旋过滤系统，这些研究对发展凝聚态理论及研发新型介观自旋电子学器件都具有重要学术意义。

物理效应中指高压下的亚空间碰撞反应.

产生条件:

1.高压环境

2.亚空间指数为2000以上.

3.冷效应异常.

载流子，是承载电荷的、能够自由移动以形成电流的物质粒子。半导体的性质跟导体和绝缘体不同，是因为其能带结构不同；而半导体的导电能力可以控制，主要是因为其载流子的种类和数量与导体和绝缘体不同，并且可以受到控制，其调节手段就是“掺杂”，即往纯净的半导体中掺入杂质，来改变其载流子数量、分布和运动趋势，从而改变整体导电性能。

绝缘体和金属导体的载流子是电子，而半导体除了电子外，还有一种载流子叫空穴。另外还有正离子、负离子也都带有电荷，但是在半导体中，它们一般不会流动，所以认为半导体的载流子就是电子和空穴这两种。

电子作为载流子容易理解，因为物质中的原子是由原子核和电子组成的，在一定条件下挣脱原子核束缚的自由电子可以运动，因而产生电流。而所谓空穴，就是由于电子的缺失而留下的空位。这就好像车与车位的关系，假设有一排共5个车位，从左边开始按顺序停了4辆车，最右边有1个空位，如果最左边的车开到最右边的空位上去，那么最左边的车位就空出来了。看起来好像是空位从右边到了左边，这是一种相对运动，车从左到右的移动，相当于空位从右到左的移动。同样道理，带负电的电子的运动，可看作是带正电的空穴的反方向运动。在没有杂质的纯净半导体中，受热激发产生的移动的电子数量和空穴数量是相等的，因为带负电的电子和带正电的空穴会进行复合，在数量大致相等的情况下，“产生”和“复合”会达到一个动态平衡，这样宏观上看来并没有产生有效电流。为了改善其导电性能，就引入了掺杂手段。

对集成电路来说，最重要的半导体材料是硅。硅原子有4个价电子，它们位于以原子核为中心的四面体的4个顶角上。这些价电子会与其他硅原子的价电子结合成共价键，大量的硅原子以这种方式互相结合，形成结构规律的晶体。如果给它加入砷（或磷），砷最外层有5个电子，其中4个电子也会跟硅原子的4个价电子结合成共价键，把砷原子固定在硅材料的晶格中。此时会多出1个自由电子，这个电子跃迁至导带所需的能量较低，容易在硅晶格中移动，从而产生电流。这种掺入了能提供多余电子的杂质而获得导电能力的半导体称为N型半导体，“N”为Negative，代表带负电荷的意思。如果我们在纯硅中掺入硼（B），因为硼的价电子只有3个，要跟硅原子的4个价电子结合成共价键，就需要吸引另外的1个电子过来，这样就会形成一个空穴，作为额外引入的载流子，提供导电能力。这种掺入可提供空穴的杂质后的半导体，叫做P型半导体，“P”是Positive，代表带来正电荷的意思。

需要注意的是，掺入杂质后的半导体中仍然同时具有电子和空穴这两种载流子，只是各自数量不同。在N型半导体中，电子（带负电荷）居多，叫多数载流子，空穴（带正电荷）叫少数载流子。在P型半导体中，则反之：空穴为多数载流子，电子为少数载流子；可以分别简称为“多子”、“少子”。2100433B

场效应（field effect）

电场对半导体的影响。在电场作用下半导体中自由电子和自由空穴的平衡遭到破坏。如MOS结构在不同的电场作用下，由于电场对半导体内载流子的吸引或排斥作用而在半导体表面附近产生载流子的积累或耗尽，通常把这种半导体表面电导受垂直电场调制的效应称为场效应。

场效应管

场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写FET）简称场效应管。主要有两种类型（junction FET—JFET）和金属 - 氧化物半导体场效应管（metal-oxide semiconductor FET，简称MOS-FET）。由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高（107～1015Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。场效应管（FET）是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，并以此命名。由于它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管。FET 英文为Field Effect Transistor，简写成FET。

与双极型晶体管相比，场效应管具有如下（栅源电压）来控制ID（漏极电流）；

（2）场效应管的控制输入端电流极小，因此它的输入电阻（107～1012Ω）很大。

（3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；

（4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；

（5）场效应管的抗辐射能力强；

（6）由于它不存在杂乱运动的电子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。 2100433B