半導(dǎo)體量子點(diǎn)中電子能量和性質(zhì)的研究.pdf

1、重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文半導(dǎo)體量子點(diǎn)中電子能量和性質(zhì)的研究姓名：黃曉亞申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：趙鏵20070420重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 英文摘要A B S T R A C TW i t ht h e m i n i a t u r i z i n go fs e m i c o n d u c t o rd e v i c e ，m e s o s c o p i c p h y s i c sh a sb e e nd

2、 e v e l o p e da n dp a i dg r e a t i n t e r e s t ．T h e s e l o wd i m e n s i o n a lm e s o s c o p i cs y s t e m st h a ta l l o w e n e r g yb a n d t ob e t a i l o r e d ，q u a n t u ms i z ee f f e c ta n d

3、S Oo ng i v e r i s et om a n y n o v e la n d m a r v e l o u s p h e n o m e n aa n d t h u sh a v e r e c e i v e dm u c h c u r r e n ta t t e n t i o n ．A s t h et y p i c a lr e p r e s e n t a t i v ee x h i b i t

4、 i n gq u a n t u me f f e c t s ，q u a n t u md o t s s y s t e m sh a v eb e c o m e o n e o ft h e m o s t a c t i v e a r e a si nm e s o s c o p i cp h y s i c s i nv e r y r e c e n ty e a r ．I nt h i st h e s i s

5、，e l e c t r o n i cp r o p e r t i e si ns e m i c o n d u c t o rq u a n t u md o t s ( G a A s ) a l ' ei n v e s t i g a t e di nd e t a i l ．T h e a i m i st o e x p l o r e t h e p h y s i c a l m e c h a n i s

6、 m s a n d t h e n e w e f f e c t s i n l o w - d i m e n s i o n a ls e m i c o n d u c t o r s y s t e m s ，a n d t os u p p l y p h y s i c a lm o d e l s a n d m a k e t h e t h e o r e t i c a l v a l i d i t yi nd

7、 e s i g n i n g n o v e l q u a n t u m d e v i c e s w i t hb e t t e rp r o p e r t i e s ．I n t h i s t h e s i s ，u s i n g ap a r a b o l i cp o t e n t i a la sc o n f i n e m e n t p o t e n t i a li nq u a n t u

8、 m d o t sa n du s i n gaf i v e p o i n td i f f e r e n c e m e t h o dt o d i s c r e t e t h eS c h r o d i n g e re q u a t i o n s ，a nn u m e r i c a ls e l f - c o n s i s t e n ts o l u t i o no f 2 DG a A s q u

9、 a n t u md o ti s c a r r i e do u tb a s e do nd e n s i t y - f u n c t i o n a lt h e o r y ( D F T ) ．T h eg r o u n ds t a t e e n e r g y , t h ec h e m i c a lp o t e n t i a l ，t h eb i n d i n g e n e r g y a n

10、 d e l e c t r o n d e n s i t y h a v e b e e n c o m p u t e d i n t h e l i m i t o f Z e r ot e m p e r a t u r e ．W e a l s od i s c u s s t h ei n f l u e n c eo f i m p u r i t i e so nt h eg r o u n ds t a t ee n

11、 e r g y a n de l e c t r o n d e n s i t y ．A n d h a v e a c o m p a r i s o n w i t h t h e e l e c t r o n d e n s i t y o f d i f f e r e n tc o n f i n e m e n tp o t e n t i a l ．I na w o r d ，i tp r o v i d e sar

12、 e l i a b l e b a s i sf o re x p e r i m e n t ，i sm o r ec o n d u c i v e t ot h es t u d y o fs e m i c o n d u c t o r m a t e r i a l s ．T h e t h e s i sc o n s i s t so f f i v ec h a p t e r s ．C h a p t e r o

13、n e i sa n i n t r o d u c t i o n ，w h i c h r e v i e w st h er e s e a r c h p r o g r e s so fs e m i c o n d u c t o r q u a n t u m d o t s a th o m e a n d a b r o a d ，t h e p u r p o s ea n d m a i n c o n t e n

14、 t o f t h et h e s i s ．C h a p t e rt w o g i v e sa d e t a i l e dd e s c r i p t i o n o f q u a n t u m d o t ,i n c l u d i n gq u a n t u mp r o p e r t i e s ，s u c ha s s u r f a c e e f f e c t ，t h e s i z e

15、e f f e c t ，t h e C o u l o m bb l o c k a d e e f f e c ta n d S Oo n ，a n da p p l i c a t i o n o f q u a n t u m d o t si na l l f i e l d s ．I n c h a p t e rt h r e e ，w ei n t r o d u c e t h em e t h o do fc a l

16、 c u l a t i o n u s e d i n t h e f o l l o wc h a p t e r s ，w h i c h i n v o l v e s t h r e e a p p r o x i m a t i o n ，H a r t r e e —F o c k e q u a t i o n , d e n s i t yf u n c t i o n a lt h e o r ya n d p r

17、o c e d u r e sc h a r t s ．I nc h a p t e rf o u r ，t h e g r o u n ds t a t ee n e r g y , t h ec h e m i c a lp o t e n t i a l ，t h eb i n d i n ge n e r g ya n de l e c t r o nd e n s i t yh a v eb e e nc o m p u t

18、e di n t h el i m i to fZ e r Ot e m p e r a t u r e ．W ea l s od i s c u s st h e i n f l u e n c eo f i m p u r i t i e s o nt h e g r o u n ds t a t ee n e r g y a n d e l e c t r o nd e n s i t y ．A n dh a v eac o m