半导体量子点中极化子的跃迁能量

研究了半导体量子点中极化子的激发态性质。采用Huybrechts线性组合算符和幺正变换方法,计算了量子点中极化子的振动频率、基态能量、第一激发态能量、由第一激发态向基态的跃迁能量和跃迁频率。分别讨论了电子-LO声子在强弱两种耦合情况下极化子的跃迁能量和跃迁频率。数值计算结果表明,跃迁能量ΔE和跃迁频率ω均随量子点有效受限长度l₀的增加而减少,且随电子-声子耦合强度α的增加而减少。     

耦合强度和磁场对极化子基态的影响

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,推导出极化子基态与耦合强度和磁场强度的关系。数值计算表明:当磁场强度给定时,随着耦合常数α的增加,振动频率λ先减小后增大;基态能量E₀单调下降;自陷能E_0tr单调增大;Landau能E_0L先增大,达到最大值后又下降。当耦合强度给定时,随着磁场强度的增大,λ单调增大,且α愈小,λ增加愈快;基态能量E₀随磁场强度的增大而增大;自陷能E_0tr随着磁场强度的增大而略有增加;Landau能E_0L随着磁场强度的增大先增大,达到最大值后,又开始下降。     

声子之间的相互作用对量子线中磁极化子性质的影响

研究了量子线中弱耦合磁极化子的性质.采用线性组合算符和微扰法导出量子线中弱耦合磁极化子的基态能量.在计及电子在反冲效应中发射和吸收不同波矢的声子之间的相互作用时,讨论了量子线的受限强度、电子-LO声子耦合强度和声子之间相互作用对量子线中弱耦合磁极化子的基态能量的影响.数值计算结果表明:量子线中弱耦合磁极化子的基态能量随量子线的受限强度ω₀的增大而迅速增大.当受限强度ω₀取相同值时,电子-声子耦合强度α越大基态能量E₀越小,磁场的回旋频率ω_e越大基态能量E₀越大.在弱磁场情况下,当ω₀<0.5时,随着量子线的受限强度ω₀的减少p值迅速增大,即对于弱磁场声子之间相互作用的影响不能忽略.     

柱形量子线强耦合极化子的性质

运用变分法研究了柱形量子线中强耦合极化子的性质,计算了极化子的基态能量、第一激发态能量、结合能以及由第一激发态到基态的跃迁频率。计算表明,柱形量子线中强耦合极化子的基态能量,第一激发态能量均随着柱形量子线的半径及电子-声子耦合强度的增大而减小。同时结合能,跃迁频率随着柱形量子线的半径减小而增大,随电子-声子耦合强度的增大而增大。     

磁场和库仑场对抛物量子点中弱耦合极化子激发态性质的影响

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了磁场和库仑场对抛物量子点中极化子激发态性质的影响。导出了抛物量子点中弱耦合束缚磁极化子的振动频率、第一内部激发态能量、激发能量与量子点的有效受限长度、库仑束缚势和磁场的回旋频率之间的变化关系。通过数值计算,结果表明:抛物量子点中弱耦合束缚极化子的振动频率、第一内部激发态能量、激发能量均随量子点的有效受限长度减小而迅速增大。随库仑束缚势增大而增大。随磁场的回旋频率的增加而增大。     

非对称量子点中电子的激发能量和跃迁谱线频率

研究了非对称量子点中与声子强耦合的电子的性质.采用线性组合算符和幺正变换方法研究非对称量子点中与声子强耦合的电子的第一内部激发态能量、激发能量和第一内部激发态到基态的跃迁谱线频率随量子点的横向和纵向有效受限长度,电子-声子耦合强度的变化关系。数值计算结果表明：非对称量子点中与声子强耦合的电子的第一内部激发态能量、激发能量和第一内部激发态到基态的跃迁谱线频率随量子点的横向和纵向有效受限长度的减小而迅速增大,表现出奇特的量子尺寸效应。非对称量子点中与声子强耦合的电子的第一内部激发态能量随电子-声子耦合强度的增加而减小。非对称量子点中与声子强耦合的电子的激发能量和第一内部激发态到基态的跃迁谱线频率随电子-声子耦合强度的增加而增大。     

磁场对量子棒中极化子激发态性质的影响

给出了具有椭球边界量子棒经过坐标变换成球形边界的哈密顿量。采用线性组合算符和幺正变换的方法研究了在抛物限制势下量子棒中弱耦合磁极化子的第一内部激发态能量E1、激发能量ΔE和从激发态到基态跃迁谱线的频率ω随横向和纵向有效受限长度lp和lz、电子-声子耦合强度α、椭球的纵横比e′以及磁场的回旋频率ωc的变化关系。数值计算结果表明:第一内部激发态能量、激发能量和跃迁谱线频率随横向和纵向有效受限长度的减少而迅速增大,随回旋频率的增加而增大。第一内部激发态能量随耦合强度的增加而减少。当e′>1时,跃迁谱线频率和激发能量随纵横比的增加而增大,当e′<1时,随着纵横比的减少而增加。当e′=1时,它们取稳定的极小值。     

纤锌矿GaN/AlxGa1-xN量子阱中极化子能量

采用LLP变分方法研究了纤锌矿GaN/Al_xGa_1-xN量子阱材料中极化子的能级,给出极化子基态能量、第一激发态能量和第一激发态到基态的跃迁能量与量子阱宽度和量子阱深度变化的函数关系。研究结果表明,极化子基态能量、第一激发态能量和跃迁能量随着阱宽L的增大而开始急剧减小,然后缓慢下降,最后接近于体材料GaN中的相应值。基态能量和第一激发态到基态的跃迁能量随着量子阱深度的增加而逐渐增加,窄阱时这一趋势更明显。纤锌矿氮化物量子阱中电子-声子相互作用对能量的贡献比较大,这一值(约40meV)远远大于闪锌矿(GaAs/Al_xGa_1-xAs)量子阱中相应的值(约3meV)。因此讨论GaN/Al_xGa_1-xN量子阱中电子态问题时应考虑电子-声子相互作用。     

抛物量子点中弱耦合束缚极化子的性质

研究了抛物量子点中弱耦合束缚极化子的性质。采用线性组合算符和幺正变换方法导出了束缚极化子的振动频率和基态能量。讨论了量子点的有效受限长度、电子-LO声子耦合强度和库仑场对抛物量子点中弱耦合极化子的振动频率和基态能量的影响。数值计算结果表明：弱耦合束缚极化子的振动频率和基态能量随有效受限长度的增加而减小,振动频率随库仑势的增加而增加,基态能量随耦合强度、库仑势的增加而减小。     

量子点中极化子的内部激发态性质

采用Huybrechts线性组合算符和幺正变换方法研究了抛物量子点中的强、弱耦合极化子的激发态性质。分别导出强、弱耦合情况下,抛物量子点中的极化子的第一内部激发态能量、激发能量、共振频率与量子点的有效受限长度和电子-声子耦合强度的关系。数值计算结果表明,量子点中弱耦合和强耦合极化子的内部激发态能量、激发能量和共振频率都随量子点的有效受限长度的减小而迅速增大。弱耦合极化子的第一内部激发态能量随电子-声子耦合强度的增加而减少;而强耦合极化子的振动频率随量子点的有效受限长度的减小而迅速增加。弱耦合极化子的第一内部激发态能量、激发能量和共振频率随电子-声子耦合强度的增加而减小。     

Rashba自旋-轨道相互作用影响下量子盘中强耦合磁极化子性质的研究

本文基于Lee-Low-Pines幺正变换法,采用Tokuda改进的线性组合算符法研究了Rashba自旋-轨道相互作用效应下量子盘中强耦合磁极化子的性质.结果表明,磁极化子的相互作用能Eint的取值随量子盘横向受限强度ω0、外磁场的回旋频率ωc、电子-LO声子耦合强度α和量子盘厚度L的变化均与磁极化子的状态性质密切相关;磁极化子的平均声子数N随ωc,ω0和α的增加而增大,随L的增加而振荡减小;在Rashba自旋-轨道相互作用效应影响下磁极化子的有效质量将劈裂为m*+,m*-两种,它们随ωc,ω0和α的增加而增大,随L的增加而振荡减小;在研究量子盘中磁极化子问题时,电子-LO声子耦合和Rashba自旋-轨道相互作用效应的影响不可忽略,但Rashba自旋-轨道相互作用和极化子效应对磁极化子的影响只有在电子运动的速率较慢时显著.     

无限深量子阱中强耦合极化子的基态结合能

研究了无限深量子阱中极化子的基态性质,采用线性组合算符和变分相结合的方法导出了强耦合极化子的振动频率λ、基态能量E₀和基态结合能E_b,讨论了阱宽L和电子-LO声子耦合强度α对强耦合极化子的振动频率λ、基态能量E₀和基态结合能E_b的影响。通过数值计算,结果表明:强耦合极化子的振动频率和基态结合能随阱宽L的增大而减小,随电子-LO声子耦合强度α的增强而增大;基态能量随阱宽L的增大而减小,其绝对值随电子-LO声子耦合强度α的增强而增大;当量子阱阱宽L趋近于无限大和无限小两种极限情况下,分别与三维和二维极化子的结果相一致。     

抛物量子线中弱耦合极化子的有效质量和光学声子平均数

讨论电子与体纵光学(LO)声子弱耦合时对抛物量子线中极化子性质的影响.采用Tokuda改进的线性组合算符法、Lagrange乘子和变分法,导出了抛物量子线中弱耦合极化子的有效质量和光学声子平均数随拉格朗日乘子变化的规律及极化子振动频率随量子线约束强度的变化规律.并以ZnS量子线为例进行了数值计算,结果表明:抛物量子线中弱耦合极化子的有效质量m^*和光学声子平均数N随着拉格朗日乘子u的增加而增大;该结论与体材料中结论基本一致,但量子线中的效应比体材料更明显,表明量子线对电子约束的增强,使极化子效应更明显.同时,极化子振动频率λ随约束强度ω₀的增强而增大.     

抛物量子点中弱耦合磁极化子的振动频率和相互作用能

采用改进的线性组合算符和幺正变换方法研究磁场中抛物量子点弱耦合磁极化子的性质,导出抛物量子点中磁极化子的振动频率和相互作用能与磁场、受限强度和电子声子耦合强度的关系.对GaAs晶体进行数值计算,结果表明,量子点受限强度越大,量子点弱耦合磁极化子的振动频率和相互作用能越大.     

声子和磁场对量子环中极化子性质的影响

采用求解能量本征方程、幺正变换和变分相结合的方法,研究声子和磁场对量子环中极化子性质的影响. 对KBr量子环的数值计算表明,电子或极化子的基态能量随量子环频率(或平均半径)的增大而增大,极化子基态能移随量子环频率的增大(或平均半径的减小)而减小,极化子中的平均声子数随量子环频率的增大(或平均半径的减小)而增大. 当有垂直磁场时,极化子基态能量和基态能移与外磁场及电子转动状态有关. 随着磁场强度的增大,基态能量出现简并且呈现非周期性振荡;能移随磁场强度的增大(或转动量子数绝对值的减小)而减小.     

磁场对非对称量子点中束缚磁极化子性质的影响

采用线性组合算符和幺正变换方法研究磁场对非对称量子点中弱耦合束缚磁极化子性质的影响。导出量子点中弱耦合束缚磁极化子振动频率和基态能量随量子点的横向和纵向有效受限长度、库仑束缚势、磁场的回旋共振频率和电子-声子耦合强度的变化关系。数值计算结果表明:非对称量子点中弱耦合束缚磁极化子的振动频率和基态能量随量子点的横向和纵向有效受限长度的减小而迅速增大。振动频率随库仑束缚势和磁场的回旋共振频率的增加而增大。基态能量随库仑束缚势和电子-声子耦合强度的增加而减小。     

氢化杂质和厚度效应对高斯势量子点中二能级体系量子跃迁的影响

在计及氢化杂质和厚度效应下,分别选取抛物线型限定势阱和高斯函数型限定势阱描写盘型量子点中电子的横向限定势和纵向限定势,采用Lee-Low-Pines-Pekar变分法推导出量子点中电子的基态和第一激发态能量本征值和本征函数,以此为基础,构造了一个二能级结构,并基于二能级体系理论,讨论了电子在磁场作用下的量子跃迁.结果表明,高斯函数型限定势比抛物线型限定势更能精准反映量子点中真实的限定势;量子点的厚度对电子的跃迁概率的影响不凡;电声耦合强度、介电常数比、磁场的回旋频率、高斯函数型限定势阱的阱深和阱宽等对电子基态与第一激发态声子平均数、能量以及量子跃迁的影响显著.