Mn摻雜ZnO量子線的電子結(jié)構(gòu)及磁學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、隨著第三次科技革命的興起與科技的發(fā)展，人類對(duì)微觀世界的認(rèn)知日漸精細(xì)，目前已經(jīng)可以達(dá)到10-15 m的水平。隨著尺度上的減小，納米材料以其獨(dú)特的物理性質(zhì)受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注。氧化鋅作為傳統(tǒng)的寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體材料，其在光電、壓電、熱電和鐵電等諸多領(lǐng)域都有其獨(dú)特的性能，其具有非常巨大的應(yīng)用潛力和研究?jī)r(jià)值。人們?cè)谖⒂^上對(duì)納米半導(dǎo)體材料的研究包含了二維量子阱、一維量子線、零維量子點(diǎn)或量子環(huán)。
　　近代以來，ZnO基稀磁半導(dǎo)體以其在自旋電

2、子學(xué)中巨大的潛在應(yīng)用前景引起了世界上眾多科研工作者的廣泛關(guān)注。相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果不斷得到報(bào)道。在量子阱、量子點(diǎn)和量子環(huán)方面科學(xué)界已經(jīng)有了非常豐富的研究成果，但是在量子線的研究方面卻相對(duì)較少。本文緊密圍繞ZnO量子線的電子結(jié)構(gòu)這題問題展開，并探討其在磁場(chǎng)下所受到的影響，除此之外，本文還分析了錳摻雜氧化鋅稀磁半導(dǎo)體量子線在磁場(chǎng)中價(jià)帶能帶的變化情況，并研究了該材料在磁場(chǎng)中表現(xiàn)出來的一些磁光性質(zhì)。本文主要解決的問題和得到的結(jié)論如下：
　

3、?。?）第一章闡述納米材料的發(fā)展歷程，展示其研究的意義。本章主要就ZnO和稀磁半導(dǎo)體的性質(zhì)、特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單說明，以及對(duì)本文用到的一些理論進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。
　?。?）第二章主要將論文中運(yùn)用的理論模型進(jìn)行詳細(xì)的推導(dǎo)，包括k·p微擾法計(jì)算能帶結(jié)構(gòu)、有效質(zhì)量理論。
　　（3）第三章主要計(jì)算ZnO量子線的能帶結(jié)構(gòu)。首先以效質(zhì)量近似為基礎(chǔ)推導(dǎo)出纖鋅礦空態(tài)和電子態(tài)的哈密頓量，通過解薛定諤方程，求出幾個(gè)不同角動(dòng)量Jh時(shí)10個(gè)最低的價(jià)帶子帶。通過

4、對(duì)比B=0T和B=20T時(shí)能帶變化可知，在無磁場(chǎng)下所有的價(jià)帶子帶都是雙重簡(jiǎn)并的，當(dāng)加入磁場(chǎng)后簡(jiǎn)并態(tài)會(huì)發(fā)生劈裂。
　?。?）第四章主要研究了Mn摻雜ZnO量子線的電子結(jié)構(gòu)和磁學(xué)性質(zhì)。本章以六帶k·p微擾有效質(zhì)量理論為基礎(chǔ)求得磁場(chǎng)下Mn摻雜ZnO量子線的電子和空穴態(tài)，利用貝塞爾函數(shù)展開法求解薛定諤方程，進(jìn)而計(jì)算出不同角動(dòng)量J h下10個(gè)最低的價(jià)帶子帶。我們發(fā)現(xiàn)，所有的價(jià)帶子帶在磁場(chǎng)下將不再簡(jiǎn)并。此外，我們還發(fā)現(xiàn)，在磁場(chǎng)B不為0時(shí)，所有