低维半导体材料应变分布

在各向同性弹性理论的假设下，探讨了理想简单化的二维、一维与零维半导体材料量子阱、量子线与量子点的应力和应变分布规律，并讨论了它们应力、应变与应变能密度分布之间的差异.结果有助于定性理解更复杂形状结构的低维半导体材料的应力、应变及应变能分布. 关键词： 低维材料 应变分布 量子阱 量子线 量子点     

单光子源及在量子信息领域的应用

光量子比特是量子计算和量子通信的理想候选体系之一。高效率、高品质、确定性的单光子源是实现光学量子计算和绝对安全量子通信的重要前提条件。自组装半导体量子点,又称“人造原子”,具有优良的单光子性和光子全同性,是理想的单光子源。此外,量子点可以通过外加电场,囚禁单个原子或空穴,作为光子-自旋比特的界面,构建可扩展光量子网络。微柱腔耦合的量子点,拥有很强的Purcell效应,在保持单光子性和光子全同性的同时,大大地提高了提取效率,且具有很好的相干性,可用于大规模量子计算。近年来,人们在二维单原子层材料中发现了非经典的单光子发射,使二维材料和量子光学领域得到了结合,开辟了新的研究路线：探索单原子层材料在量子技术的潜在应用。和传统固态单光子源系统相比,二维材料更易于与其他光电平台结合,可人为控制缺陷位置,有利于推动高品质、低成本单光子源的发展,得到了科学家的广泛关注。本报告首先从量子计算和量子通信两方面提出发展单光子源的意义,接着介绍单光子源的性质和产生原理,然后介绍单光子源在自组装半导体量子点和二维单原子层材料中的实现和发展,最后从光子-自旋量子隐形传态和玻色采样实验中讨论单光子源在量子计算和量子网络方面的应用前景。     

新奇半导体低维结构的自组织生长

文章介绍了自组织生长半导体量子线、量子点和量子环的进展，同时介绍了这些低维半导体材料在光电子和通信等领域应用情况。此外，对这些材料的一些测试方法也进行了介绍．     

用超球坐标方法研究在弱磁场中的二维D-中心

将超球坐标数值计算近似方法引入半导体中的低维量子系统，求解了二维D^-中心在弱磁场中的薛定谔方程，得到了二维D^-中心的基态和低激发态的体系能，计算得到的基态能与变分法得到的结果及实验结果均获得较好的一致。     

三明治结构量子阱的维数

讨论了无限深和有限深量子阱电子系统的维数.在无限深量子阱中,随着阱宽由大减小到零,量子阱的维数由3单调减小到2;有限深量子阱中,在阱宽较大或阱宽趋于零时,量子阱电子系统的维数都趋近于3,随着阱宽的减小,量子阱的维数呈现出先减小后增大的情况,存在一个维数极小值.     

基于硅锗异质结的二维量子点阵列的制备与表征

硅基半导体量子点中的自旋量子比特近几年来发展迅速,其单比特门与两比特门操作保真度已经突破了容错量子计算的阈值.在此基础上,如何构建硅基量子点二维阵列变得广受学界关注,然而二维阵列复杂的结构在器件制备和测量上均带来挑战.本文设计并成功制备了一种Si/SiGe异质结上的2×4结构八量子点二维阵列器件.借助输运测量方法测量了八量子点器件的全部电荷稳定性相图,并进一步地使用电荷感应调制测量方法得到了器件内的少电子区电荷稳定性相图,说明了对量子点电荷态的高灵敏度探测能力.此外,通过调控势垒电极展示了对量子点间隧穿耦合的调控作用并测量了多量子点耦合的电荷稳定性相图.本文的研究结果展示了使用Si/SiGe异质结构建自旋量子比特二维阵列的潜力,为未来硅量子点二维阵列的进一步扩展提供经验与参考.     

二维量子片及其光学研究进展

以石墨烯为代表的二维材料因其独特的结构和优异性能而受到广泛关注。随着二维材料在无限小的方向不断发展,二维(材料)量子片逐渐引起人们极大的兴趣。二维量子片不仅保留了二维材料的本征特性,而且表现出量子限域和突出的边缘效应,为二维材料的潜在应用带来全新机遇。本文详细介绍了二维量子片的基本概念,制备现状与光学性能的研究进展,特别强调了二维量子片本征、普适和规模制备的实现及其重大意义。此外,重点关注了二维量子片的光致发光特性以及在非线性光学、固态发光器件等领域的应用。最后,分析了二维量子片的发展趋势以及面临的主要挑战。     

量子相干态的二维电子光谱测量的原理、应用和发展

二维电子光谱是一种同时具有高的时间分辨率和光谱分辨率的非线性光谱学方法.它不仅可以对凝聚相分子复杂动力学过程进行直接测量,还可以测量不同电子态、电子态-振动态之间的量子相干过程.2007年,Flemming课题组利用二维电子光谱于低温77 K的条件下在捕光天线蛋白Fenna-Matthews-Olson中发现了能量传递过程存在量子相干现象.尽管后续的实验研究表明,该体系中实验观测到的量子相干现象不可能是由单纯的电子态相干引起的,然而这一实验现象的报道极大地激发了人们对天然或人工模拟光合系统中存在量子相干传能途径的探索,目前还是一个相当活跃的研究领域.本文旨在通过介绍二维电子光谱学原理、装置及其在光合作用体系能量传递中量子相干现象的应用,使二维电子光谱这种实验方法能够在更多的研究领域得以普及与推广.     

相干态与量子角动量算符

将二维相干态视为二维复旋量，推导出量子角动量的Ｓｃｈｗｉｎｇｅｒ表示。     

半导体低维结构及应用

 信息产业是国民经济最主要的支柱之一,驱动信息产业高速发展的两个动力分别是它的器件制造和软件开发,而信息产业中最具有新原理、新功能的器件制造又完全依赖于半导体物理的研究与发展,各个发达国家和地区无不在半导体物理研究领域投入大量人力和物力,以满足社会发展、人们生活和国防安全的需求。随着人类社会对信息量需求的不断增加,微电子技术正向它的“极限”挑战,基于低维材料量子力学效应的纳米电子学、光电子学、量子计算和量子通信等正受到广泛的重视,低维材料已成为当前材料学研究的热点之一。     

半导体量子点激光器研究进展

首先简要地回顾了半导体激光器发展的历史和量子点激光器所特有的优异性能,进而介绍半导体量子点及其三维量子点阵列的制备技术,然后分别讨论了量子点激光器（能带）结构设计思想,实现基态激射时所必须具备的条件和近年来国内外半导体量子点器的研究进展。最后分析讨论了量子点激光器研制中存在的问题和发展趋势。     

量子阱半导体激光器阈值的理论分析

分析了单量子阱(SQW)、多量子阱(MQW)和分别限制异质结构量子阱(SCH-SQW)半导体激光器的阈值.求出了表示光增益随注入载流子密度变化的方程.利用这个结果,得到了上述三种量子阱半导体激光器的阈值电流密度的表达式.     

半导体量子电子和光电子器件

本文阐述了半导体异质结构电子的量子特性 ,如电子波输运、库仑阻塞效应等。介绍了几种新颖、典型的量子电子器件和量子光电子器件的物理模型和基本原理。这些器件包括了单电子晶体管、共振隧穿二极管、高电子迁移率晶体管、δ掺杂场效应晶体管、量子点元胞自动机、量子阱红外探测器、埋沟异质结半导体激光器、量子级联激光器等。给出了作者在半导体量子器件物理方面的最新研究结果。     

Morse势阱中线性和三阶非线性光折射率的改变

利用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代方法,导出莫尔斯（Morse）势阱中线性和三阶非线性光折射率改变的解析表达式,并以典型的GaAs／AlGaAs Morse势阱为例进行数值计算。数值结果表明,随着入射光强度增强,总的折射率改变将减少;随着势阱参数a的增大,总的折射率改变将减小;而随着载流子浓度的增加,总的折射率改变将增加。结果表明要获得较大的折射率改变,则需选取较小的入射光强度,较小的参数a,较大的载流子浓度,从而为实验研究提供理论依据。     

On the binding energies of excitons in polar quantum well structures in a weak electric field

The binding energies of excitons in quantum well structures subjected to an applied uniform electric field by taking into account the exciton longitudinal optical phonon interaction is calculated. The binding energies and corresponding Stark shifts for Ⅲ-Ⅴ and Ⅱ-Ⅵ compound semiconductor quantum well structures have been numerically computed. The results for GaAs/A1GaAs and ZnCdSe/ZnSe quantum wells are given and discussed. Theoretical results show that the exciton-phonon coupling reduces both the exciton binding energies and the Stark shifts by screening the Coulomb interaction. This effect is observable experimentally and cannot be neglected.     

半导体量子器件物理讲座 第一讲 异质结构和量子结构

随着半导体材料超薄层外延生长和微细加工技术的进展,人们已研制成功多种多样的半导体量子器件,以量子理论为基础,以半导体量子器件为研究对象,形成了一门新的学科－半导体量子电子学和量子光电子学,文章着重介绍半导体异质结构和量子结构,包括其能带结构、态密度分布等性质。     

Single photon sources with single semiconductor quantum dots

In t.his contribution, we briefly recall the basic concepts of quantum optics and properties of semicon- ductor quantum clot. （QD） which a.re necessary to the nnderstanding of the physics of single-photon generation with single QDs. Firstly, we address the theory of quantmn emitter-cavity system, the fluorescence and optical properties of semiconductor QDs, and the photon statistics as well as opti- cal properties of the QDs. We then review the localizatioll of single semiconductor QDs in quantum confined optical microcavity systems to achieve their overall optical properties and perfornances in terms of strong coupling regime, elfieiency, directionality, and polarization control. Furthermore, we will discuss the recenl, progress on the fabrication of single photon sources, and various a.pproaehes for embedding single QDs into mieroca,vities or photonic crystal nanoeavities and show how to ex- tend the wavelength range. We focus in part;icular on new generations of electrically driven QD single photon source leading to high repetition rates, efficiencies at elevated temperature operation. Besides strong eoupling regime, and high collection new development;s of room temperature sin- gle photon emission in the strong coupling regime are reviewed. The generation of indistinguishable photons and remaining challenges for pract ical single-photon sources are also discussed.     

量子阱中二维电子气的性质

利用提出的三维不对称方势阱模型，对半导体量子阱中二维电子气的性质进行了研究，确定其量子能级和费米能量，并对有关结果进行了讨论。