磁場作用下量子點中激子性質(zhì)的研究.pdf

1、量子點是一種準零維的低維納米結構,由于其中的電子在三個空間方向上都受到很強的束縛,電子在量子點中分立的能譜以及參量可控等性質(zhì)都類似于電子在自然原子中的性質(zhì),因此量子點也常常被稱為“人造原子”。相應的,人們把一對耦合的量子點稱為“人造分子”。目前,可以利用多種技術制備耦合量子點,實驗上證明,自組織生長法可以制備高質(zhì)量的垂直耦合量子點。目前,耦合量子點成為了人們的熱點研究領域,這不僅是因為它在量子器件設計中具有巨大的應用價值,還因為在基于耦

2、合量子點的固態(tài)計算研究方面也具有潛在的價值。人們提出,利用電子自旋態(tài)或者是激子態(tài)可以實現(xiàn)兩量子比特的固態(tài)量子門。而且,利用半導體量子點作為量子比特很容易實現(xiàn)位數(shù)的規(guī)?；?人們正在探索將其應用于固態(tài)量子計算中。在量子計算和量子通信中,體系的糾纏特性起到了重要的作用。事實上,在耦合量子點中,很多因素都可能會影響體系的糾纏特性,比如,體系的對稱性、組分的漲落、量子點的尺寸,等等。因此,可以通過優(yōu)化結構和參數(shù)來改變體系的糾纏行為,這對于找到具有

3、穩(wěn)定的和可控的糾纏性質(zhì)是非常重要的。
　　本文介紹了量子點的制備和應用,以及理論和實驗上關于激子的研究現(xiàn)狀。我們提出了兩類理論模型:一類是縱向由In0.6Ga0.4As/GaAs異質(zhì)結構成的方形單量子點和耦合量子點;另一類縱向是在GaAs襯底上由In摻雜濃度的高斯分布而形成的高斯形單量子點和耦合量子點;在這兩類量子點的橫向均是拋物形的束縛勢,并且沿量子點生長方向外加均勻磁場。
　　本文采用一維等效勢模型和有限差分法理論分別計

4、算了電子、空穴和激子在兩類模型中的性質(zhì),包括基態(tài)能量、波函數(shù)分布、躍遷能量、束縛能、電子—空穴間平均距離以及激子態(tài)的糾纏特性等。
　　結果表明:加入磁場后,Zeeman效應使得激子的能級簡并度解除,激子的基態(tài)躍遷能與實驗符合的很好;橫向束縛強度或磁場強度的增加使得激子的束縛增強;量子點的尺寸和形狀對于激子的束縛產(chǎn)生重要的影響,通過電子—空穴問平均距離以及激子體系波函數(shù)分布圖像分析了其產(chǎn)生的物理機制;對于對稱的耦合量子點體系,激子態(tài)