抛物量子点中强耦合磁双极化子内部激发态性质

基于Lee-Low-Pines幺正变换,采用Pekar类型变分法研究了抛物量子点中强耦合磁双极化子的内部激发态性质,当考虑自旋和外磁场影响时,推导出二维量子点中强耦合磁双极化子基态的能量E0,声子平均数ˉN0以及第一激发态的能量E1,声子平均数ˉN1随量子点受限强度ω0,介电常数比η,电子-声子耦合强度α和磁场的回旋共振频率ωC的变化规律.结果表明,磁双极化子的基态能量E0和第一激发态能量E1由两电子的单粒子能量E E,两电子间库仑相互作用能E C,电子自旋与磁场相互作用能E s和电子-声子相互作用能E e-ph四部分组成;单粒子"轨道"运动与磁场相互作用导致了第一激发态能级E1分裂为E(1+1)1,E(1-1)1两条,而电子自旋-磁场相互作用的效应又使基态和第一激发态的各能级均产生了三条"精细结构";ˉN0和ˉN1随ω0,α和ωc的增加而增大,E e-ph的取值总是小于零,其绝对值随α,ω0和ωc的增加而增大;电子-声子相互作用的效应是束缚态磁双极化子形成的有力因素,而限定势和电子之间的库仑排斥能的存在不利于束缚态磁双极化子的形成;能量为E(1-1)1的磁双极化子要比能量为E(1+1)1的磁双极化子更容易且更稳定地处于束缚态.     

磁场对非对称量子点中极化子性质的影响

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磁极化子性质的影响.导出了非对称量子点中弱耦合磁极化子的振动频率、基态能量和基态结合能随量子点的横向和纵向有效受限长度、磁场和电子-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磁极化子的基态能量和基态结合能随量子点的横向和纵向有效受限长度的增加而迅速增大.随回旋频率的增加而增大,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.     

抛物量子点中强耦合双极化子的有效势

基于Lee-Low-Pines-Huybrechts变分方法研究了抛物量子点中强耦合双极化子的基态性质,并推导出了量子点中强耦合双极化子有效势Veff随电子-声子耦合强度α、两电子相对距离r和量子点半径R0的变化规律。结果表明,有效势Veff由库仑势Vcoul、量子点的限定势Vconf和诱生势Ve-LO三部分组成;其中诱生势Ve-LO总是小于零,其绝对值Ve-LO随电子-声子耦合强度α的增加而增大,随电子间相对距离r和量子点半径R0的减小而增大。双极化子有效势的绝对值Veff随电子-声子耦合强度α的增加而增大,随电子间相对距离r的减小而增大。耦合强度α和电子间相对距离r是影响有效势Veff的主要因素,而量子点半径R0和介电常数比η对有效势Veff的影响较小。     

非对称量子点中强耦合束缚磁极化子的基态寿命

采用线性组合算符和幺正变换方法,研究了非对称量子点中电子和体纵光学声子强耦合下束缚磁极化子的性质.得到了非对称量子点中强耦合束缚磁极化子的基态能量.讨论了量子点横向和纵向受限长度.磁极化子基态能量,电子-声子耦合强度和外界温度对磁极化子基态寿命的影响.由于电子-声子相互作用和外界温度的影响导致了量子体系的跃迁,即磁极化子吸收了声子的能量由摹态跃迁到激发态,造成极化子在基态的寿命发生变化.通过计算发现束缚磁极化子基态寿命随基态能量的增加而变大,随电子-声子耦合强度,量子点横向和纵向受限长度,外界温度的增加而变小.     

Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的性质

采用改进的线性组合算符和幺正变换的方法研究了Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的性质,导出了Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的振动频率、有效质量、基态分裂能和相互作用能。数值计算结果表明随Rashba自旋-轨道耦合常数的增加,由于声子作用产生的附加能量能对零磁场时自旋分裂能的影响占有绝对优势。库仑势对束缚极化子的基态能量的影响同时也占有绝对优势。所以,研究Rashba自旋轨道相互作时声子的影响不可忽略。     

Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的性质

采用改进的线性组合算符和幺正变换的方法研究了Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的性质,导出了Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的振动频率、有效质量、基态分裂能和相互作用能。数值计算结果表明随Rashba自旋-轨道耦合常数的增加,由于声子作用产生的附加能量能对零磁场时自旋分裂能的影响占有绝对优势。库仑势对束缚极化子的基态能量的影响同时也占有绝对优势。所以,研究Rashba自旋轨道相互作时声子的影响不可忽略。     

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。     

抛物量子点中弱耦合磁极化子的性质

应用线性组合算符和幺正变换方法研究了抛物量子点中磁极化子的基态性质。得出基态能和基态束缚能随有效束缚强度增大而减小,随回旋频率增大而增大。当有效柬缚强度给定,基态能量随电子-体纵光学声子耦合强度增加而减小。当有效束缚强度l0>0.3时,电子-体纵光学声子耦合强度的变化对量子点中弱耦合磁极化子的基态能量的影响变得显著。当有效束缚强度l0<0.3时,电子-体纵光学声子耦合强度的变化对基态能量影响很小。由于有效束缚强度与量子点受限强度的平方根成反比,所以量子点受限越强,基态能量、基态束缚能越大,电子一体纵光学声子耦合强度和磁场的变化对量子点的影响相对越小;当量子点受限变弱时,电子-声子耦合强度变化对量子点的影响变大,磁场对量子点的影响也变大,所以在量子点中,极化子对量子点的影响不容忽略。     

二维量子点中极化子的自旋弛豫

在考虑Rashba自旋-轨道耦合的条件下, 采用二次幺正变换和变分方法研究了二维抛物量子点中由于电子与体纵光学声子的耦合作用形成的极化子在基态Zeeman分裂能级上的自旋弛豫过程.这一过程主要是通过吸收或发射一个形变势或压电声学声子完成.具体分析了强、弱耦合两种极限下极化子自旋弛豫率与外磁场、量子点半径、Landau因子参数、Rashba自旋轨道耦合参数的变化关系. 关键词： 自旋弛豫 极化子 Rashba自旋轨道耦合 量子点     

非对称量子点中极化子的性质

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了非对称量子点中强、弱耦合极化子的性质,导出了非对称量子点中强、弱耦合极化子的基态能量和基态结合能随量子点的横向、纵向有效受限长度,电子-声子耦合强度的变化关系.通过数值计算,结果表明,量子点中强、弱耦合极化子的基态能量和基态结合能随量子点的横向、纵向有效受限长度的减小而迅速增大.     

声子色散对量子点中弱耦合磁极化子声子平均数的影响

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散对抛物量子点中弱耦合磁极化子电子周围光学声子平均数的影响．计及纵光学(LO)声子色散,在抛物近似下导出了基态能量与量子点有效受限长度、声子色散系数、回旋共振频率以及电子-声子耦合常数之间的关系,电子周围光学声子平均数与声子色散系数以及电子-声子耦合常数的关系．数值计算结果表明在弱耦合情况下抛物量子点中磁极化子的基态能量随声子色散系数的增大而减小;电子周围光学声子平均数随声子色散系数增大而增大,随电子-声子耦合常数的增大而增大．     

声子色散对量子点中弱耦合磁极化子性质的影响(英文)

利用线性组合算符和幺正变换的方法,研究声子色散对磁场中抛物量子点弱耦合磁极化子性质的影响.计及LO声子色散,在抛物近似下导出了基态能量与量子点有效受限长度、声子色散系数、磁场强度以及耦合强度之间的关系.我们可以得到在弱耦合情况下抛物量子点中磁极化子的基态能量E0随量子点有效受限长度l0、电子声子耦合常数α和声子色散系数γ的增大而减小,随磁场回旋频率ωc增大而增大.自陷能Eotr随声子色散系数γ增大而增大.     

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。     

抛物量子点中强耦合束缚磁极化子的性质

采用Pekar类型的变分方法研究了抛物量子点中强耦合束缚磁极化子的基态和激发态的性质.计算了束缚磁极化子的基态和激发态的能量、光学声子平均数以及束缚磁极化子的共振频率.讨论了这些量对回旋频率和有效束缚强度以及库仑束缚势的依赖关系.数值计算结果表明:量子点中强耦合束缚磁极化子的基态能量和共振频率以及光学声子平均数均随量子点的有效束缚强度的增加而减小,基态能量随库仑束缚势的增加而减小,随回旋频率的增加而增大.     

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。     

Rashba效应下量子线中弱耦合束缚极化子的性质

采用改进的线性组合算符和幺正变换相结合的方法研究了Rashba效应对量子线中弱耦合束缚极化子性质的影响.数值计算结果表明Rashba效应影响下,极化子基态能量和有效质量曲线分别分裂成上下两条,有效质量比随着电子-声子耦合强度的增加而增大;当自旋向上时,有效质量比随电子面密度的增加而线性增加,自旋向下则得相反结论;随着振动频率的增加极化子基态能量和基态分裂能均增加.     

Rashba效应和Zeeman效应对各向异性量子点中束缚磁极化子性质的影响

采用Pekar变分法和幺正变换相结合的方法研究了各向异性量子点中束缚磁极化子的Rashba效应和Zeeman效应.通过理论推导,得到束缚磁极化子基态能量的表达式.讨论了极化子基态能量与横向有效受限长度、纵向有效受限长度、磁场回旋共振频率、库仑束缚势的关系.由于晶体结构反演非对称性和时间反演非对称性,极化子能量发生Rashba自旋轨道分裂和Zeeman分裂.在强、弱磁场下,分别讨论了Zeeman效应和Rashba效应在能量分裂中所占的主导地位.由于声子和杂质的存在,极化子比裸电子态更稳定.     

声子色散对量子点中弱耦合磁极化子声子平均数的影响

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散对抛物量子点中弱耦合磁极化子电子周围光学声子平均数的影响。计及纵光学（ LO）声子色散,在抛物近似下导出了基态能量与量子点有效受限长度、声子色散系数、回旋共振频率以及电子－声子耦合常数之间的关系,电子周围光学声子平均数与声子色散系数以及电子－声子耦合常数的关系。数值计算结果表明在弱耦合情况下抛物量子点中磁极化子的基态能量随声子色散系数的增大而减小;电子周围光学声子平均数随声子色散系数增大而增大,随电子－声子耦合常数的增大而增大。     

非对称量子点中强耦合磁极化子激发态的性质

采用线性组合算符和幺正变换方法,研究非对称量子点中强耦合磁极化子的激发态性质。导出强耦合磁极化子的第一内部激发态能量、激发能量和从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、磁场的回旋频率和电子-声子耦合强度的变化关系。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磁场的回旋频率和电子-声子耦合强度的增加而增大.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。