磁場作用下三量子點(diǎn)體系中雙電子性質(zhì)的研究.pdf

1、近十幾年來，隨著納米技術(shù)的發(fā)展以及半導(dǎo)體超晶格制備工藝的逐漸完善，量子點(diǎn)的研究受到人們的極大關(guān)注，現(xiàn)在人們已經(jīng)能夠利用多種技術(shù)制備出多種尺度和多種結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)。經(jīng)過大量的理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，人們在量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了許多奇特的物理現(xiàn)象，例如隧穿現(xiàn)象、庫侖阻塞、量子糾纏與關(guān)聯(lián)等，這些性質(zhì)可應(yīng)用于量子器件和量子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)等方面。
　　 本文對磁場作用下三量子點(diǎn)中雙電子的性質(zhì)進(jìn)行了研究。在有效質(zhì)量近似下，利用二維網(wǎng)格有限差分法和一維等

2、效勢模型研究了磁場強(qiáng)度、量子點(diǎn)尺寸和形狀對雙電子的相關(guān)能、基態(tài)能以及波函數(shù)幾率分布的影響，并將所得結(jié)果與單量子點(diǎn)體系中雙電子的情況進(jìn)行了對比。
　　 我們首先對已有的單量子點(diǎn)體系中雙電子性質(zhì)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)隨著單量子點(diǎn)尺度的增加，兩電子發(fā)生了分離，由于較強(qiáng)的庫侖排斥作用，兩電子的平均間距不斷增大，導(dǎo)致關(guān)聯(lián)增強(qiáng)，相關(guān)能增大。當(dāng)單量子點(diǎn)足夠大時(shí)，兩電子會(huì)被很強(qiáng)地局限在量子點(diǎn)中的不同位置，此時(shí)形成了Wigner分子，這與已有的研究結(jié)果

3、是一致的，從而驗(yàn)證了我們所采用的計(jì)算方法的正確性。
　　 在此基礎(chǔ)上，我們又對三量子點(diǎn)體系中的雙電子性質(zhì)進(jìn)行了研究計(jì)算。通過計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)，三量子點(diǎn)體系中的情況變的更為復(fù)雜，其中波函數(shù)的分布受到了三量子點(diǎn)尺度的影響：當(dāng)量子點(diǎn)尺度較小時(shí)，電子以較大的幾率分布在中間量子阱中，兩邊量子阱中出現(xiàn)電子的幾率為0；當(dāng)量子點(diǎn)尺度較大時(shí)，電子局限在兩邊不同量子阱中的幾率最大。同時(shí)，在三量子點(diǎn)中存在兩個(gè)勢壘，它通過電子隧穿將兩邊的量子點(diǎn)耦合起來，隨

4、著勢壘厚度的增加，兩電子分離得越來越遠(yuǎn)，隧穿幾率減小，導(dǎo)致較大的關(guān)聯(lián)，使相關(guān)能增大。電子之間較大的分離使有效互作用勢減小，導(dǎo)致能級的降低。
　　 我們還給出了雙電子的性質(zhì)隨勢阱寬度的變化曲線，勢阱寬度的增加導(dǎo)致量子點(diǎn)的束縛作用減弱，兩電子的有效尺度增大，平均間距也隨之增大，使兩電子之間有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，有效互作用勢減小，基態(tài)能降低。當(dāng)勢阱寬度非常大時(shí)，體系所具有的基態(tài)能與單量子點(diǎn)中計(jì)算結(jié)果是相同的。磁場強(qiáng)度的增加使橫向束縛增強(qiáng)，將電