磁場作用下量子點中激子性質的研究.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都類似于電子在自然原子中的性質,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位數的規(guī)模化,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狀。我們提出了兩類理論模型:一類是縱向由In0.6Ga0.4As/GaAs異質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,包括基態(tài)能量、波函數分布、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分布圖像分析了其產生的物理機制;對于對稱的耦合量子點體系,激子態(tài)