半導(dǎo)體量子點的光吸收譜.pdf

1、人們對半導(dǎo)體量子點的光學(xué)性質(zhì)已經(jīng)進(jìn)行了長期的研究和探索。一個量子點系統(tǒng)并不是孤立于環(huán)境而存在的。也就是說，在考慮發(fā)生在量子點中的各種變化或者過程的同時，必須要考慮到環(huán)境的影響，本文的目的就是討論在量子點的光吸收過程中，環(huán)境（聲子熱庫）對吸收譜的影響。 目前的研究工作大多是采用數(shù)值方法模擬量子點的性質(zhì)，不夠直觀，而且適用性不強(qiáng)。數(shù)值方法在系統(tǒng)參量值很小的情況將難以模擬，在臨界點附近甚至可能失效。為此，我們采用基于幺正變換的微擾理論

2、來研究量子點的光吸收過程，以期得到量子點光吸收譜的解析表達(dá)結(jié)果。 對于半導(dǎo)體量子點系統(tǒng)，在發(fā)生光吸收的過程中，價帶的電子需要吸收光子的能量才能到達(dá)導(dǎo)帶，同時，電子在激發(fā)躍遷的過程中，又會受到影響。所以，這個系統(tǒng)可以用一個與聲子庫耦合的兩能級系統(tǒng)模型來描述。 本文采用格林函數(shù)微擾理論，以幺正變換為基礎(chǔ)，通過求解海森堡運(yùn)動方程的方法研究了半導(dǎo)體量子點的光吸收性質(zhì)。首先，對所要研究的系統(tǒng)的哈密頓量 作幺正變換，將變換之后的哈密

3、頓量 可拆分成三部分：H_0′、H_1′和H_2′。作此變換后的好處是：可以使變換后的H_1′和H_2′足夠小,將H_2′視為微擾項。這樣就可以用微擾法來進(jìn)行計算，而且微擾的近似程度比較好。其次，利用求解格林函數(shù)運(yùn)動方程組得到平衡態(tài)關(guān)聯(lián)函數(shù)，后者與光吸收有很大的關(guān)系。最后，通過傅立葉變換推導(dǎo)出電導(dǎo)率的解析表達(dá)式，根據(jù)這個表達(dá)式我們對所描繪的光吸收譜進(jìn)行了分析，得到了如下的結(jié)論：我們的結(jié)果明確地顯示了光吸收譜的圖形以及不同情況下波峰的位置

4、。光吸收的峰值位置會隨著耦合強(qiáng)度的增加而向低光子頻率的方向偏移，而且峰值位置并不是直接對應(yīng)于量子點中的基態(tài)和最低激發(fā)態(tài)之間的能量差。 本文重點討論聲子庫耦合對半導(dǎo)體量子點光吸收的影響，結(jié)合聲子庫對量子點中電子能級結(jié)構(gòu)的重組作用，研究在低溫和弱耦合條件下半導(dǎo)體量子點的吸收譜變化規(guī)律。譜密度采用的是歐姆譜分布。 本文所研究的范圍是兩個最低能級之前的電子躍遷，忽略了激發(fā)態(tài)的躍遷對吸收譜的影響。在以后的研究中，在運(yùn)算能力允許的條