半導體量子點結構的光學及輸運特性研究.pdf

1、本論文重點研究了外加光場作用下半導體量子點結構中的光學特性，包括光吸收特性，量子干涉效應和強場中的非線性光學效應，并利用量子點結構的輸運特性表征弱光場與體系相互作用產生的微弱光學信號。
　　第一部分研究了耦合三量子點和量子環(huán)對弱光場的響應。
　　首先，系統(tǒng)地研究了強驅動下耦合三量子點體系的量子干涉現(xiàn)象。借助光子輔助隧穿輸運，將耦合三量子點對光場的響應呈現(xiàn)在體系的隧穿電流上，為實驗在固體環(huán)境中獲取光強較弱的相干光譜提供了一個可

2、行的方案。通過調控耦合三量子點的能級結構，在吸收譜中相繼觀察到了由量子干涉效應帶來的Autler-Townes劈裂、Mollow劈裂、無粒子數(shù)反轉增益效應、相干俘獲等量子相干特性，同時實現(xiàn)了對這些量子相干特性的調控。研究中考慮了聲子的自發(fā)輻射對各能級電子布居數(shù)的影響。探討了聲子的輔助隧穿輸運特性，其提供的背景電流可以用來判斷驅動場對三能級結構的耦合狀況。
　　其次，研究了磁場調控下的量子環(huán)對太赫茲光的吸收特性。借助磁場對量子環(huán)能級

3、的調制作用以及光子參與隧穿輸運特性，提出了一種頻率可調的太赫茲光探測理論模型。在此模型中，連續(xù)變化的外磁場實現(xiàn)了對太赫茲光探測的連續(xù)可調性;通過調控量子環(huán)的半徑和寬度可以改變太赫茲光探測的頻率范圍。
　　第二部分研究了量子點和耦合三量子點體系在強光場驅動下的高次諧波輻射特性。
　　本論文研究了強微波場驅動下量子點體系的高次諧波輻射特性，提出了利用此非線性光學效應產生太赫茲輻射的設想。從量子輸運動力學角度，揭示了輸運體系準能帶

4、寬對高次諧波輻射效率起到的決定性作用。
　　本論文進一步研究了強微波場驅動下的耦合三量子點三能級結構的高次諧波輻射機制和諧波輻射的偏振特性。發(fā)現(xiàn)在反演對稱性缺失的多能級體系中，可以產生奇次、偶次諧波共存的高次諧波輻射，并闡明這種輻射特性的動力學機制。在耦合三量子點諧波輻射偏振特性的初步研究中，發(fā)現(xiàn)諧波輻射場中既有線偏振光又有橢圓偏振光，高次諧波輻射的偏振特性依賴于諧波階次，并指出這些現(xiàn)象與耦合三量子點中各個偶極子的空間分布有著密切