磁場(chǎng)作用下量子點(diǎn)中激子性質(zhì)的研究.pdf

1、量子點(diǎn)是一種準(zhǔn)零維的低維納米結(jié)構(gòu),由于其中的電子在三個(gè)空間方向上都受到很強(qiáng)的束縛,電子在量子點(diǎn)中分立的能譜以及參量可控等性質(zhì)都類似于電子在自然原子中的性質(zhì),因此量子點(diǎn)也常常被稱為“人造原子”。相應(yīng)的,人們把一對(duì)耦合的量子點(diǎn)稱為“人造分子”。目前,可以利用多種技術(shù)制備耦合量子點(diǎn),實(shí)驗(yàn)上證明,自組織生長(zhǎng)法可以制備高質(zhì)量的垂直耦合量子點(diǎn)。目前,耦合量子點(diǎn)成為了人們的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域,這不僅是因?yàn)樗诹孔悠骷O(shè)計(jì)中具有巨大的應(yīng)用價(jià)值,還因?yàn)樵诨隈?/p>

2、合量子點(diǎn)的固態(tài)計(jì)算研究方面也具有潛在的價(jià)值。人們提出,利用電子自旋態(tài)或者是激子態(tài)可以實(shí)現(xiàn)兩量子比特的固態(tài)量子門。而且,利用半導(dǎo)體量子點(diǎn)作為量子比特很容易實(shí)現(xiàn)位數(shù)的規(guī)?；?人們正在探索將其應(yīng)用于固態(tài)量子計(jì)算中。在量子計(jì)算和量子通信中,體系的糾纏特性起到了重要的作用。事實(shí)上,在耦合量子點(diǎn)中,很多因素都可能會(huì)影響體系的糾纏特性,比如,體系的對(duì)稱性、組分的漲落、量子點(diǎn)的尺寸,等等。因此,可以通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)和參數(shù)來改變體系的糾纏行為,這對(duì)于找到具有

3、穩(wěn)定的和可控的糾纏性質(zhì)是非常重要的。
　　本文介紹了量子點(diǎn)的制備和應(yīng)用,以及理論和實(shí)驗(yàn)上關(guān)于激子的研究現(xiàn)狀。我們提出了兩類理論模型:一類是縱向由In0.6Ga0.4As/GaAs異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的方形單量子點(diǎn)和耦合量子點(diǎn);另一類縱向是在GaAs襯底上由In摻雜濃度的高斯分布而形成的高斯形單量子點(diǎn)和耦合量子點(diǎn);在這兩類量子點(diǎn)的橫向均是拋物形的束縛勢(shì),并且沿量子點(diǎn)生長(zhǎng)方向外加均勻磁場(chǎng)。
　　本文采用一維等效勢(shì)模型和有限差分法理論分別計(jì)

4、算了電子、空穴和激子在兩類模型中的性質(zhì),包括基態(tài)能量、波函數(shù)分布、躍遷能量、束縛能、電子—空穴間平均距離以及激子態(tài)的糾纏特性等。
　　結(jié)果表明:加入磁場(chǎng)后,Zeeman效應(yīng)使得激子的能級(jí)簡(jiǎn)并度解除,激子的基態(tài)躍遷能與實(shí)驗(yàn)符合的很好;橫向束縛強(qiáng)度或磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加使得激子的束縛增強(qiáng);量子點(diǎn)的尺寸和形狀對(duì)于激子的束縛產(chǎn)生重要的影響,通過電子—空穴問平均距離以及激子體系波函數(shù)分布圖像分析了其產(chǎn)生的物理機(jī)制;對(duì)于對(duì)稱的耦合量子點(diǎn)體系,激子態(tài)