類氫雜質量子點中激子性質的研究.pdf

1、近年來，低維系統(tǒng)的研究被人們廣泛的關注，特別是在二維系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了諸如量子 hall效應等現(xiàn)象以后。低維系統(tǒng)中一些新的物理性質使人們不論在理論上還是在試驗上都面臨新的挑戰(zhàn)。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，使得制造出在三維方向都受限制的量子點已經成為可能，由于量子點具有廣泛的應用前途，使之成為低維材料物理中研究的熱點之一。
　　在本文的第一章和第二章里，主要對激子和量子點的概念、量子點內的激子的研究背景和現(xiàn)狀進行了概述，以及對近年來所取得的成

2、果進行了綜述，并選取了一個拋物量子點作為本文的研究對象。
　　在論文的第三章里，主要研究和討論了無磁場下，類氫雜質量子點內激子的一些基本性質，如基態(tài)能量，基態(tài)束縛能等。首先是在有效質量近似下，通過采用質心坐標和相對坐標，并用分離變量法，解出了系統(tǒng)的激子零級近似波函數(shù)和能級的表達式；再利用微擾法對激子的能量進行求解。然后以典型的GaAs拋物量子點材料為例，引入相應的材料參數(shù)進行了數(shù)值計算。最后對結果進行了分析與討論。結果表明，類氫雜

3、質量子點內的激子的基態(tài)能量和激子的基態(tài)束縛能隨量子點的約束強度的增加而增加。而隨著量子點半徑的增大，點內激子的基態(tài)能量和激子的基態(tài)束縛能都在減小，但當量子點半徑增大到一定數(shù)值以后，激子的基態(tài)能量和基態(tài)束縛能量停留在某一數(shù)值上，不再進一步的減小，這個數(shù)值正是激子的二維量子阱模型中得到的基態(tài)能量和基態(tài)束縛能。為了更好的研究量子點內激子的性質，我們把不考慮電子空穴相互作用時的基態(tài)能量，一并做了計算。同時我們還計算了量子點內激子的第一激發(fā)態(tài)和基

4、態(tài)的能量差隨量子點的約束強度和量子點半徑的變化情況。
　　在論文的第四章里，主要研究了在外磁場情況下，類氫雜質量子點半徑和外磁場對點內激子的基態(tài)能量以及束縛能的影響。由于磁場的存在，在利用質心坐標和相對坐標進行化簡時，得到了含有質心坐標和相對坐標交叉的角動量微擾項，但在進行微擾計算時，發(fā)現(xiàn)此項計算結果為零。同樣我們以典型的GaAs拋物量子點材料為例，引入相應的材料參數(shù)進行了數(shù)值計算。最后對結果進行了分析與討論。結果表明，不同量子點

5、半徑時的基態(tài)能量和束縛能都隨外加磁場的增大而增大，但不同量子點半徑對應的激子基態(tài)能量和束縛能增加速度卻不一樣，量子點半徑越小，激子的基態(tài)能量和基態(tài)束縛能隨外磁場的增加速度越慢。通過計算，我們還發(fā)現(xiàn)，激子第一激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能級差隨著外加磁場的增加先減小，在到達最小值后，又隨著外加磁場的增大而增大。這是激子各種能量相互競爭的結果。如同第三章一樣，我們同時也對不考慮電子空穴相互作用時的激子的能量進行了計算。最后，我們還計算了量子點內激子的第一