類氫雜質(zhì)量子點中激子性質(zhì)的研究.pdf

1、近年來，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已經(jīng)成為可能，由于量子點具有廣泛的應(yīng)用前途，使之成為低維材料物理中研究的熱點之一。
　　在本文的第一章和第二章里，主要對激子和量子點的概念、量子點內(nèi)的激子的研究背景和現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，以及對近年來所取得的成

2、果進(jìn)行了綜述，并選取了一個拋物量子點作為本文的研究對象。
　　在論文的第三章里，主要研究和討論了無磁場下，類氫雜質(zhì)量子點內(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，通過采用質(zhì)心坐標(biāo)和相對坐標(biāo)，并用分離變量法，解出了系統(tǒng)的激子零級近似波函數(shù)和能級的表達(dá)式；再利用微擾法對激子的能量進(jìn)行求解。然后以典型的GaAs拋物量子點材料為例，引入相應(yīng)的材料參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值計算。最后對結(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)束縛能隨量子點的約束強(qiáng)度的增加而增加。而隨著量子點半徑的增大，點內(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內(nèi)激子的性質(zhì)，我們把不考慮電子空穴相互作用時的基態(tài)能量，一并做了計算。同時我們還計算了量子點內(nèi)激子的第一激發(fā)態(tài)和基

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

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