量子點光學(xué)性質(zhì)的經(jīng)驗贗勢計算.pdf

1、自組織量子點在量子點激光器和量子信息中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。實驗上已經(jīng)實現(xiàn)個各種波長的激光器；在量子信息方面，已經(jīng)實現(xiàn)了單光子源，糾纏光源以及比特的Rabi振蕩、初始化、比特的讀取、集成化等等。近10年來在實驗和理論方面都取得了令人矚目的進(jìn)展，但是量子點離它的實際應(yīng)用還有很大的距離，尤其是在量子信息方面，還有很多重要的問題沒有得到解決，比如耗散問題、比特集成問題以及量子點理論計算的問題等等。這些問題是我們這篇論文的出發(fā)點。
　　

2、 本文在第1章回顧了自組織量子點在量子點激光器和量子信息中的應(yīng)用，在第2章我們介紹了自組織量子點的重要物理問題。在第3章，我們給出了處理量子點能級結(jié)構(gòu)的三種方法，它們是k·p方法、經(jīng)驗贗勢方法以及緊束縛模型。在這些模型中我們尤其關(guān)注量子點的微觀對稱性以及對應(yīng)力的處理，因為它們對量子點的光學(xué)性質(zhì)有很重要的影響。由于我們在第4-7章的計算需要用到經(jīng)驗贗勢方法，所以我們詳細(xì)介紹了經(jīng)驗贗勢方法。在第3章最后我們討論了量子點中的規(guī)范問題，我們證明

3、磁場會破壞周期性系統(tǒng)的平移變換不變性，所以Bloch定理不再成立。我們給出了解決經(jīng)驗贗勢中規(guī)范變換不變性的基本方法。
　　 這篇博士論文主要關(guān)心量子點的光學(xué)性質(zhì)，我們得到的主要結(jié)論有，
　　 1.系統(tǒng)研究了InAs/InP量子點的單粒子能級、激子能量、激子壽命、量子點中的多體效應(yīng)以及電子/空穴的相圖，同時我們得到的結(jié)果和InAs/GaAs量子點進(jìn)行了比較。
　　 在第5和第6章中我們利用經(jīng)驗贗勢方法研究了InAs

4、/InP和InAs/GaAs量子點的能級結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)InAs/InP和InAs/GaAs量子點的電子(空穴)的束縛勢以及應(yīng)力有很大的差別，所以它的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)也有很大的差別。我們理論計算的結(jié)果和實驗結(jié)果非常一致。
　　 2.我們證明InAs/InP量子點適合用于實現(xiàn)通訊波段的糾纏光源。
　　 利用量子點中的雙激子級聯(lián)過程可以實現(xiàn)確定性的糾纏光源，但是在實際量子點中，由于量子點的真實對稱性只有C2v，激子

5、的兩個明態(tài)頭一個精細(xì)結(jié)構(gòu)劈裂(幾十μeV)，所以實際上得到的只有經(jīng)典關(guān)聯(lián)態(tài)。在第7章，我們利用經(jīng)驗贗勢方法證明InAs/InP量子點的精細(xì)結(jié)構(gòu)劈列非常小，此外它的發(fā)光波長在1.55μm附近，所以InAs/InP量子點適合用于實現(xiàn)通訊波段的糾纏光源。
　　 3.我們證明(InAs)n/(GaAs)m量子阱的自旋劈裂α|k|。
　　 在第8章我們也開發(fā)了一套基于平面波的能帶計算方法，其中我們采用和經(jīng)驗贗勢一樣的計算方法，在這

6、個程序中我們用兩種方法計算了自旋軌道哈密頓。由于自旋軌道耦合是非局域的，所以處理起來會非常困難，我們的這個方法可以處理非常大尺寸的體系。我們用這個方法計算了(InAs)n/(GaAs)m量子阱的自旋劈裂，我們的結(jié)果證明，選擇合適的InAs厚度，可以讓自旋劈裂α|k|。這個結(jié)果可能在自旋電子學(xué)中有很大的用處。
　　 4.我們實驗證明InAs/GaAs量子點中激子-光學(xué)聲子的耦合進(jìn)入了強(qiáng)耦合區(qū)域。
　　 在第9章我們研究了I