磁场中与形变势相互作用的表面极化子的有效质量

近年来 ,磁场中极性晶体表面极化子的性质已引起人们的广泛关注。Ｌａｒｓｅｎ[1 ] 采用四级微扰法计算了磁场中二维极化子的基态能量。Ｗｅｉ等[2 ] 用格林函数方法研究了交界面磁极化子的回旋共振质量和频率。本文作者之一[3] 用线性组合算符讨论了磁场中表面极化子的性质。实际上 ,到目前为止 ,对表面磁极化子的研究 ,只限于考虑表面电子只与表面光学 (ＳＯ)声子和体纵光学 (ＬＯ)声子相互作用 ,而忽略了表面电子与表面声学 (ＳＡ)声子相互作用。对电子通过形变势与晶格声学振动相互作用形成的准粒子 声学形变势 (ＡＤＰ)极化子性质的研…     

弱耦合多原子半无限晶体中磁极化子的激发能量

近年来国内外对多原子极性晶体中磁极化子性质的研究十分活跃,Zorkani等采用变分法计算了束缚磁极化子的基态能量,Kandemir等采用束缚朗道态讨论了二维大磁极化子的基态和第一激发态能量,国内一些学者采用微扰法和新颖算符法讨论了多原子极性晶体中表面和体磁极化子的性质。采用线性组合算符和幺正变换,研究磁场中多原子半无限极性晶体中电子和光学声子弱耦合相互作用所产生的极化子的第一激发态能量及平均声子数。结果表明:当电子无限接近晶体表面时,磁极化子的基态能量仅为Landau能量;第一激发态能量为Landau基态能量的2倍;平均声子数等于各支与电子耦合的体光学声子数和表面光学声子数之和。而当电子处于晶体深处时,磁极化子的基态能量却为Landau基态能量与各支体光学声子以及表面光学声子分别耦合的能量之和;第一激发态能量仍为Landau基态能量的2倍;平均声子数等于各支与电子耦合的体光学声子数和与所处深度有关的各支体光学声子数之和,而与各支表面光学声子无关。     

二维非极性晶体中声学形变势表面磁极化子

本文研究磁场中二维非极性晶体通过形变势与声学声子强、弱耦合的表面极化子的性质。采用线性组合算符和拉格朗日乘子法导出表面磁极化子的基态能量。讨论了表面磁极化子的振动频率、基态能量和有效质量与磁场的关系。     

二维声学极化子的基态能量和有效质量

自陷电子对了解光电材料的光学性质非常重要.近些年来,形变晶格中电子自陷的问题受到研究人员的广泛关注.电子既与声学模耦合,也与光学模相互作用,但电子由自由态向自陷态的转变缘于近程的电子-声学声子耦合.研究表明:声学极化子在大多数半导体以及Ⅲ-Ⅴ族化合物,甚至碱卤化物中都不可能自陷.另一方面,电子-声子耦合在束缚结构,如二维、一维系统中,会有所增强.换言之,电子在低维结构中更容易自陷.Farias等人指出:声学极化子在二维系统中自陷的临界电子-声子耦合常数为定值,不随声子截止波矢的变化而改变.这种结论在物理上不尽合理.通过计算二维系统中的声学极化子基态能量和有效质量,讨论了二维声学极化子自陷问题.研究发现,二维声学极化子自陷转变的临界耦合常数随声子截止波矢的增加朝电子-声子耦合较弱的方向变化.这一特征与前人关于体和表面极化子研究获得的结论定性一致.所得二维声学极化子基态能量的表达式与Farias等人一致,但自陷的结果与Farias等人的结果在定性和定量上均有不同,我们认为Farias等人关于二维声学极化子自陷转变点的确定方式有不妥之处.通过改进自陷转变点的确定方式,得到了在物理上更合理的结果.     

极化子在正弦色散声子场中的性质

本文计及纵光学声子的色散,在正弦近似下,用微扰法了多原子晶体中极化子的基态能量,有效质量和自能。     

表面磁极化子的光学声子平均数

采用Tokuda改进的线性组合算符、Lagrange乘子和变分法,讨论了强、弱耦合表面磁极化子的性质。计算了极化子的基态能量和光学声子平均数。以AgCl和ZnS晶体为例进行了数值计算。讨论了表面磁极化子振 动频率、基态能量和光学声子平均数与磁场B和拉格朗日乘子u的关系。     

多原子半无限晶体中极化子的激发能量

研究多原子半无限晶体中电子与表面光学SO声子和体纵光学LO声子强耦合的极化子的激发态的性质。采用线性组合算符和幺正变换方法导出强耦合情形下极化子的基态能量、第一内部激发态能量和激发能量。结果表明,多原子半无限晶体中强耦合极化子的基态能量、第一内部激发态能量和激发能量不仅包含不同支LO声子和不同支SO声子与电子耦合的能量,而且还包含不同支LO声子之间和不同支SO声子之间相互作用贡献的附加能量。     

稳恒电、磁场中量子阱内极化子的基态能量

采用Ｌａｒｓｅｎ谐振子算符代数运算与变分波函数相结合的方法，研究处于与生长轴方向平行的稳恒电、磁场中量子阱内的电子——体纵光学声子相互作用系统。得到系统包括二级微扰修正的、作为量子阶宽度、电子－声子耦合常数以及电、磁场强度函数的基态能量表达式。结果表明：对电子基态能量的极化影响，随阱宽及电场强度的增大而减弱，而随磁场强度的增大而增强。 关键词：     

极性晶体中与形变势相互作用的表面极化子

有不少的极性晶体,电子与表面光学(SO)声子耦合强,但与表面声学(SA)声子耦合弱.研究电子与SO声子耦合强,与SA声子耦合弱的极性晶体中与形变势相互作用的表面极化子的性质.采用改进了的线性组合算符和微扰法导出了极性晶体中与形变势相互作用的表面极化子的有效哈密顿量.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,讨论对表面极化子的有效哈密顿量、有效质量和有效相互作用势的影响.     

多原子半无限晶体中表面极化子的内部激发态

研究多原子半无限晶体中电子与表面光学(SO)声子耦合强,而与体纵光学(LO)声子耦合弱的极化子的激发态性质.采用线性组合算符和幺正变换方法导出与SO声子耦合强而与LO声子耦合弱情形下极化子的基态能量、第一内部激发态能量和激发能量.结果表明,多原子半无限晶体中与SO声子耦合强,而与LO声子耦合弱的极化子的基态能量、第一内部激发态能量不仅包含不同支LO声子和不同支SO声子与电子耦合的能量,而且也包含不同支SO声子之间相互作用贡献的附加能量.激发能量与体纵光学声子无关.     

Magnetpolaron effect in two-dimensional anisotropic parabolic quantum dot in a perpendicular magnetic field

We study the two-dimensional weak-coupling Fr o¨hlich polaron in a completely anisotropic quantum dot in a perpendicular magnetic field. By performing a unitary transformation, we first transform the Hamiltonian into a new one which describes an anisotropic harmonic oscillator with new mass and trapping frequencies interacting with the same phonon bath but with different interaction form and strength. Then employing the second-order Rayleigh–Schr o¨dinger perturbation theory, we obtain the polaron correction to the ground-state energy. The magnetic field and anisotropic effects on the polaron correction to the ground-state energy are discussed.     

表面极化子光学声子平均数的磁场和温度依赖性

采用变分法、幺正变换和拉格朗日乘子法,研究了有限温度下纯二维晶体中表面磁极化子的性质.讨论了表面光学声子平均数、磁极化子振动频率λ与磁场B、温度T及Lsgrange乘子u之间的关系.对KCl晶体进行了数值计算,结果表明:磁极化子振动频率、表面光学声子平均数均随磁场B的增强而增加,且随温度T升高而增加.当bgrange乘子u超出慢电子范围时磁极化子振动频率、表面光学声子平均数均随u增加而增大且变化越来越显著.     

Interface Polaron Within Parallel Electric and Magnetic Fields

A combinative method of variational wavefunction and harmonic oscillator operator algebra is used to treat the interface polaron in a semi-infinite polar crystal within parallel electric and magnetic fields perpendicular to the interface. Both the bulk longitudinal optical phonon and the interface optical phonon together with the anisotropic mass of the electron are included. The energy level correction up to the second-order perturbation, cyclotron-resonance frequency and cyclotron mass are expressed as functions of the electric and magnetic fields and a parameter characterizing the mean distance of the polaron from the interface. This theory is used to calculate numerically the single heterostructure AlAs/GaAs, when the electron is at the X high-symmetry point of the conduction band of AlAs. The results show that the magnetic field greatly enhances the polaronic correction of the electron energy levels while the electric field only increases the correction of their surface optical phonon part but obviously decreases that of their bulk optical mode part and thus the total energy correction decreases as the electric field increases. The change of red shift due to the electron-phonon interaction with electric and magnetic fields is also obf ained.     

STRONG-COUPLING SURFACE OPTICAL POLARON IN A MAGNETIC FIELD

A variational scheme of the Pekar type is employed to study the strong-coupling optical polaron on the outer surface of the polar crystal under the influence of a magnetic field. The ground state energy and the effective mass of the polaron are obtained as functions of the magnetic field strength and the electron-surface optical phonon coupling constant. It is shown that the effective mass of the surface polaron appears in nonisotropic nature due to the coupling between the electron and the surface optical phonon.     

通过形变势弱耦合表面极化子的性质

采用Huybrechts线性组合算符和幺正变换法,导出了晶体中电子与表面光学声子和表面声学声子均为弱耦合极化子的有效哈密顿量,并对两种极限情况进行了讨论。     

Optical phonon interaction effects in layered semiconductor structures

Various aspects of the electron-LO-phonon interaction effects on the electronic properties of a single two-dimensional electron layer (as occurring, for example, in artificially structured single quantum wells or heterojunctions made of III–V or II–VI semiconducting materials) are discussed theoretically. In particular, perturbation theory is carried to the second order in the coupling constant to obtain the two-dimensional polaron energy in the weak-coupling limit. Intermediate coupling (the so-called Lee-Low-Pines theory) and strong coupling theories for the two-dimensional polaron problem are developed and interpolation (Padé approximations) formulae valid for arbitrary coupling are derived. Effects of the band non-parabolicity and of the free-carrier screening on the weak-coupling theory are discussed. The real and the imaginary parts of the two-dimensional polaron self-energy are obtained in a many-body perturbation calculation. Comparison with the known three-dimensional results is made wherever possible, showing that the electron-LO-phonon interaction effects are substantially enhanced in confined structures. Explicit formulas valid for two-dimensional systems are given for various polaron parameters like the binding energy, the effective mass, the scattering rate, the average phonon density in the polaron cloud, etc.     

氮化物抛物量子阱中磁极化子的能量

利用改进的Lee-Low-Pines(LLP)方法和变分法研究了在外磁场作用下氮化物无限抛物量子阱中自由极化子的能级,得到了极化子基态能量随量子阱阱宽和外磁场变化的规律,对GaN/Al_0.3Ga_0.7N抛物量子阱进行了数值计算.结果表明:外磁场对极化子的能量有明显的影响,极化子基态能量随阱宽的增强而减小,随磁场的增强而增大,并且电子-声子相互作用对氮化物量子阱中极化子能量的贡献是很大的.