碳纳米管量子点中自旋极化输运的交换效应

我们研究了弱耦合到自旋极化电极的单壁碳纳米管量子点的线性和非线性输运。我们考虑了有限长度和小直径的管子，其中库仑势的前向散射贡献以及短程过程都起着重要作用。特别是，它们诱导了交换效应，导致电子填充数为4n+2时，要么产生自旋S=0的非简并基态，要么产生三重态基态。在线性区，我们给出了电导的解析结果——针对S=0和三重态基态——并证明了外磁场对于揭示基态的自旋性质至关重要。在非线性区，我们展示了能够清晰区分不同基态的稳定性图。我们观察到，在反平行电极磁化下，S=0基态存在负微分电导效应。在外磁场存在下，可以检测到自旋阻塞效应，这再次导致两种基态都出现负微分电导效应。