耦合量子點(diǎn)、超晶格光電特性及調(diào)控研究.pdf

1、本文研究了耦合量子點(diǎn)體系的光電性質(zhì)與操控以及超晶格中電流的自振蕩行為，內(nèi)容包括條件光子輔助輸運(yùn)，雙光子輔助輸運(yùn)的耦合，光子激發(fā)與隧穿輸運(yùn)的關(guān)聯(lián)，超晶格中電流的自振蕩動(dòng)力學(xué)。主要內(nèi)容分為兩部分，第一部分為量子點(diǎn)體系中幾種不同動(dòng)力學(xué)研究，包括了本論文的第二，三，四章。第二部分為超晶格中電流的自振蕩研究，為論文的第五章。
　　本研究首先基于一個(gè)真實(shí)的三量子點(diǎn)模型，構(gòu)造了一個(gè)條件光子輔助輸運(yùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)一個(gè)量子點(diǎn)中電子的光學(xué)激發(fā)去控

2、制另一對(duì)量子點(diǎn)間的光學(xué)輔助輸運(yùn)電流。系統(tǒng)的條件動(dòng)力學(xué)行為由輸運(yùn)電流的峰與谷很好地表現(xiàn)出來(lái)。這些輸運(yùn)電流的峰與谷反映出雙電子的相干激發(fā)和捕獲。這個(gè)結(jié)果提供了一條可行的雙電子光學(xué)操控方案并可由輸運(yùn)電流譜信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。接著，對(duì)兩個(gè)耦合的光子輔助輸運(yùn)之間的相互作用進(jìn)行了理論研究。由四個(gè)量子點(diǎn)組成的兩條光子輔助輸運(yùn)通道，通過(guò)量子點(diǎn)間的隧穿耦合起來(lái)。四個(gè)量子點(diǎn)的能級(jí)及量子點(diǎn)間的隧穿進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，并由此計(jì)算了各個(gè)輸運(yùn)電流和驅(qū)動(dòng)場(chǎng)及隧穿耦合強(qiáng)度的關(guān)系

3、。兩個(gè)光子輔助輸運(yùn)電流之間的相互作用通過(guò)耦合隧穿電流很好地表現(xiàn)出來(lái)。結(jié)果表明這種耦合的電流輸運(yùn)具有類似于經(jīng)典電橋的電流特征。這種特性可用于微電路和納米光電子元器件的設(shè)計(jì)與制造。然后，研究了由兩個(gè)量子點(diǎn)組成的光學(xué)量子點(diǎn)組同另外兩個(gè)量子點(diǎn)組成的隧穿量子點(diǎn)組通過(guò)靜電耦合成一個(gè)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為。靜電耦合將作拉比振蕩的電子與作隧穿的電子關(guān)聯(lián)起來(lái)。這種關(guān)聯(lián)可以通過(guò)隧穿電流譜顯示出來(lái)。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)ΩR=Tc時(shí)，兩電子的關(guān)聯(lián)達(dá)到最強(qiáng)，并且兩

4、電子同時(shí)完成它們的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。這樣就使得只須用一個(gè)光學(xué)信號(hào)，就可以達(dá)到同時(shí)操控兩電子的目標(biāo)。這種結(jié)果對(duì)于設(shè)計(jì)雙量子比特門很有借鑒意義。最后，研究了超晶格中順序隧穿電流的自振蕩行為。利用一個(gè)雙洛侖茲型的電子漂移速度模型和全電流微分方程，數(shù)值求解了超晶格中的順序隧穿電流譜，得出自振蕩電流同相關(guān)參數(shù)的關(guān)系，作出了自振蕩電流的頻率譜與輻射譜，說(shuō)明了提高頻率譜與功率譜的辦法。重要的是，本文得出的自振蕩電流的頻率位于亞太赫茲范圍，這對(duì)設(shè)計(jì)一些用于甚