Singlet-Triplet Transition in Quantum Dots Confined by Triangular and Bowl-Like Potentials： the Effect of Electric Fields

We theoretically investigate the energy spectra of two-electron two-dimensional （2e 2D） quantum dots （QDs） confined by triangular potentials and bowl-like potentials in a magnetic field by exact diagonalization in the framework of effective mass theory. An in-plane electric field is found to contribute to the singlet-triplet transition of the ground state of the 2e 2D QDs confined by triangular or bowl-like potentials in a perpendicular magnetic field. The stronger the in-plane electric field, the smaller the magnetic field for the total spin of the ground states in the dot systems to change from S = 0 to S = 1. However, the influence of an in-plane electric field on the singlettriplet transition of the ground state of two electrons in a triangular QD modulated by a perpendicular magnetic field is quite small because the triangular potential just deviates from the harmonic potential well slightly. We find that the strength of the perpendicular magnetic field needed for the spin singlet-triplet transition of the ground state of the QD confined by a bowl-like potential is reduced drastically by applying an in-plane electric field.     

垂直电场中GaAs-Ga_(1-x)Al_xAs量子阱内类氢杂质束缚能计算

在有效质量近似下,研究电场对GaAs-Ga_(1-x)Al_xAs量子阱子带和类氢杂质束缚能的影响.计算中考虑到了GaAs和Ga_(1-x)Al_xAs中的电子具有不同的有效质量和不同的介电常数.数值计算结果表明,GaAs和Ga_(1-x)Al_xAs中电子有效质量的差异将对电子子带产生较大影响;在阱宽较小时(约10A左右),垂直电场对量子阱内类氢杂质束缚能影响较大.     

半导体中的自旋弛豫--从体材料到量子阱、量子线、量子点

本文对半导体中的自旋弛豫过程给出一个简要的回顾,介绍了半导体材料从体材料到量子阱、量子线、量子点不同维数的结构中各种自旋弛豫过程,主要关注了自旋去相位和相干控制。对于不同材料中的各种弛豫机制,关注的重点在于如何能够在实验上以一种可以控制的方式来改变可调参数从而达到控制自旋弛豫过程。这些参数主要有电场、磁场、温度、应变、有效g因子等等。本文的组织上,首先介绍研究前景,第1部分简要介绍了自旋弛豫的四种机制。第2部分按照维数的不同将半导体中自旋弛豫分为3个部分:体材料、量子阱、量子线、量子点,在每一部分中又基本上按照电子、空穴、激子的顺序进行了简要的总结:对于不同的载流子,考虑了自旋弛豫对可调参数的依赖关系。这些结果要么试图解释了已有的实验结果,要么从理论上给出预言从而给实验指明了方向,为室温下可以使用的自旋电子学器件设计提供了依据,为固态量子计算和量子信息处理铺平了道路。最后简单地给出展望。     

Maximal Heat Generation in Nanoscale Systems

We investigate the heat generation in a nanoscale system coupled to normal leads and find that it is maximal when the average occupation of the electrons in the nanoscale system is 0.5, no matter what mechanism induces the heat generation.     

有限深抛物势量子环类氢杂质能级

在有效质量近似下,用微扰法研究InAs量子环内类氢杂质基态及低激发态的能级.受限势采用有限深抛物型势,在二维平面极坐标下,用薛定谔方程的解析解计算.数值结果显示:在抛物势平台区,类氢杂质能级不随电子径向坐标改变,并具有二维氢原子能级的特征;在有限深抛物势区,电子能级敏感地依赖于量子环半径,能级存在极小值,这是由于限制势采用抛物势的结果.如果减小环的半径,可以增加能级间距;简并能级发生分裂并且间距随半径增大而增大,第一激发态的简并没有消除,第二激发态的简并被部分地消除.本文结果对研究量子环的光跃迁及光谱结构有指导意义.     

晶格热振动对极性半导体膜中电子—表面声子强耦合极化子自陷能的影响

采用Huybrechts线性组合算符和变分法,讨论了晶格热振劝对极性半导体膜中电子－表面光学（SO）声子强耦合和电子－体纵光学（LO）声子弱耦合体系的影响,得到了极化子自陷能随膜厚和温度变化的规律,对CdF2半导体膜进行了数值计算,结果表明,CdF2极性半导体膜中光学声子和体纵光学声子对极化子自陷能的贡献分别在薄膜和宽膜情况下起主导作用。并且发现CdF2半导体膜小的中不同支声子与电子相互作用对极化子自陷能的贡献,以及极化子的总自陷能都将随温度的升高而减小,这表明晶格热振动将削弱电子－声子耦合。     

晶格热振动对极性半导体膜中电子-表面声子强耦合极化子自陷能的影响

采用 Huybrechts线性组合算符和变分法 ,讨论了晶格热振动对极性半导体膜中电子 -表面光学 (SO)声子强耦合和电子 -体纵光学 (L O)声子弱耦合体系的影响 ,得到了极化子自陷能随膜厚和温度变化的规律 ,对 Cd F2半导体膜进行了数值计算 ,结果表明 ,Cd F2 极性半导体膜中表面光学声子和体纵光学声子对极化子自陷能的贡献分别在薄膜和宽膜情况下起主导作用 .并且发现 Cd F2 半导体膜中的不同支声子与电子相互作用对极化子自陷能的贡献 ,以及极化子的总自陷能都将随温度的升高而减小 ,这表明晶格热振动将削弱电子 -声子耦合     

横向点间耦合对双量子点Aharonov-Bohm结构输运性质的影响

文中所研究的结构Aharonov-Bohm(AB)是由两个耦合的量子点和与它们相耦合的源和漏组成,利用修正速率方程研究了横向点间耦合对AB结构输运性质的影响.结果表明:点间耦合将引起电子占据几率在系统初始阶段的瞬时性振荡,而从源流向漏的电流单调地衰减到一个稳定值.点间耦合把AB环分成两个相互耦合的子环,这将破坏通常以2π为周期的AB振荡,产生一种新的复杂的振荡,其周期随着通过两个子环的磁通比的变化而变化.     

固态量子计算的若干重要物理问题研究

量子计算机拥有比经典计算机更为强大的计算能力．人们普遍认为量子计算机最终将会在固态系统中实现．文章介绍了一些有关固态量子计算的研究进展，其中包括超导电荷量子比特方案、几何量子计算、量子点量子比特及量子计算若干基本问题研究．最后给出了固态量子计算的发展趋势．