磁場下量子環(huán)的電子態(tài)及遠紅外吸收譜的研究.pdf

1、半個世紀(jì)以來，隨著低維半導(dǎo)體器件制備技術(shù)的發(fā)展，人們成功地制備了一種新型半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)--量子環(huán)。由于這種低維結(jié)構(gòu)有其獨特的物理性質(zhì)和潛在的應(yīng)用前景，因而引起了人們極大的研究興趣。 在研究量子環(huán)電子態(tài)的眾多理論模型中，偏心拋物勢模型和精細臺階勢模型成為人們普遍接受的理論模型。然而，偏心拋物勢模型很難給出量子環(huán)中合適的中心勢壘高度，精細臺階勢模型的調(diào)節(jié)參數(shù)又比較多，不便于相關(guān)理論的研究。為此，提出了新的勢函數(shù)模型U(r)=C0{1

2、+Cle-c3(r-R)[(r-R)2-c2]}，該勢函數(shù)模型不僅與InGaAs納米環(huán)的形成過程相符合，而且也能克服上述理論模型的不足。本文采用該模型，利用準(zhǔn)確對角化計算方法及洛倫茲線型函數(shù)代替δ函數(shù)，選取以二維各向同性線性諧振子波函數(shù)為基展開的波函數(shù)對外加垂直磁場下量子環(huán)中電子態(tài)和FIR譜進行相關(guān)的理論計算和分析。 首先，計算并討論了磁場對量子環(huán)量子能級的影響。計算結(jié)果表明：隨著磁場強度B的增加，基態(tài)從m=O態(tài)逐漸變化到m=-

3、l，m=-2,…負m值越來越大的電子態(tài)；在磁場B=7.5T時，基態(tài)從角動量m=O態(tài)轉(zhuǎn)變到m=-l的電子態(tài)。 其次，計算并分析了量子環(huán)的左旋和右旋FIR吸收譜。研究發(fā)現(xiàn)：在電子躍遷滿足選擇定則：△m=±l，△n=0和l的情況下，得出在低能區(qū)電子有四種可能的躍遷，隨著磁場強度B的增加，電子的基態(tài)發(fā)生了量子態(tài)的交換，躍遷能態(tài)也相應(yīng)地發(fā)生了改變，同時FIR吸收譜線也分成了低能級和高能級兩組峰，低能級峰源于電子n=0能級滿足△n=0的躍遷