類氫雜質(zhì)量子點(diǎn)中激子性質(zhì)的研究.pdf

1、近年來(lái)，低維系統(tǒng)的研究被人們廣泛的關(guān)注，特別是在二維系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了諸如量子 hall效應(yīng)等現(xiàn)象以后。低維系統(tǒng)中一些新的物理性質(zhì)使人們不論在理論上還是在試驗(yàn)上都面臨新的挑戰(zhàn)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得制造出在三維方向都受限制的量子點(diǎn)已經(jīng)成為可能，由于量子點(diǎn)具有廣泛的應(yīng)用前途，使之成為低維材料物理中研究的熱點(diǎn)之一。
　　在本文的第一章和第二章里，主要對(duì)激子和量子點(diǎn)的概念、量子點(diǎn)內(nèi)的激子的研究背景和現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，以及對(duì)近年來(lái)所取得的成

2、果進(jìn)行了綜述，并選取了一個(gè)拋物量子點(diǎn)作為本文的研究對(duì)象。
　　在論文的第三章里，主要研究和討論了無(wú)磁場(chǎng)下，類氫雜質(zhì)量子點(diǎn)內(nèi)激子的一些基本性質(zhì)，如基態(tài)能量，基態(tài)束縛能等。首先是在有效質(zhì)量近似下，通過(guò)采用質(zhì)心坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)，并用分離變量法，解出了系統(tǒng)的激子零級(jí)近似波函數(shù)和能級(jí)的表達(dá)式；再利用微擾法對(duì)激子的能量進(jìn)行求解。然后以典型的GaAs拋物量子點(diǎn)材料為例，引入相應(yīng)的材料參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析與討論。結(jié)果表明，類氫雜

3、質(zhì)量子點(diǎn)內(nèi)的激子的基態(tài)能量和激子的基態(tài)束縛能隨量子點(diǎn)的約束強(qiáng)度的增加而增加。而隨著量子點(diǎn)半徑的增大，點(diǎn)內(nèi)激子的基態(tài)能量和激子的基態(tài)束縛能都在減小，但當(dāng)量子點(diǎn)半徑增大到一定數(shù)值以后，激子的基態(tài)能量和基態(tài)束縛能量停留在某一數(shù)值上，不再進(jìn)一步的減小，這個(gè)數(shù)值正是激子的二維量子阱模型中得到的基態(tài)能量和基態(tài)束縛能。為了更好的研究量子點(diǎn)內(nèi)激子的性質(zhì)，我們把不考慮電子空穴相互作用時(shí)的基態(tài)能量，一并做了計(jì)算。同時(shí)我們還計(jì)算了量子點(diǎn)內(nèi)激子的第一激發(fā)態(tài)和基

4、態(tài)的能量差隨量子點(diǎn)的約束強(qiáng)度和量子點(diǎn)半徑的變化情況。
　　在論文的第四章里，主要研究了在外磁場(chǎng)情況下，類氫雜質(zhì)量子點(diǎn)半徑和外磁場(chǎng)對(duì)點(diǎn)內(nèi)激子的基態(tài)能量以及束縛能的影響。由于磁場(chǎng)的存在，在利用質(zhì)心坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行化簡(jiǎn)時(shí)，得到了含有質(zhì)心坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)交叉的角動(dòng)量微擾項(xiàng)，但在進(jìn)行微擾計(jì)算時(shí)，發(fā)現(xiàn)此項(xiàng)計(jì)算結(jié)果為零。同樣我們以典型的GaAs拋物量子點(diǎn)材料為例，引入相應(yīng)的材料參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析與討論。結(jié)果表明，不同量子點(diǎn)

5、半徑時(shí)的基態(tài)能量和束縛能都隨外加磁場(chǎng)的增大而增大，但不同量子點(diǎn)半徑對(duì)應(yīng)的激子基態(tài)能量和束縛能增加速度卻不一樣，量子點(diǎn)半徑越小，激子的基態(tài)能量和基態(tài)束縛能隨外磁場(chǎng)的增加速度越慢。通過(guò)計(jì)算，我們還發(fā)現(xiàn)，激子第一激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能級(jí)差隨著外加磁場(chǎng)的增加先減小，在到達(dá)最小值后，又隨著外加磁場(chǎng)的增大而增大。這是激子各種能量相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。如同第三章一樣，我們同時(shí)也對(duì)不考慮電子空穴相互作用時(shí)的激子的能量進(jìn)行了計(jì)算。最后，我們還計(jì)算了量子點(diǎn)內(nèi)激子的第一