半导体量子点中磁极化子基态能修正的温度效应

采用Larsen方法研究了半导体量子点中磁极化子基态能量的温度效应．在有限温度下导出了磁场内半导体量子点中电子—体纵光学(LO)声子相互作用系统的基态能量及二级微扰能量修正．讨论了磁场、量子点尺寸以及温度对半导体量子点中电子—体纵光学(LO)声子相互耦合磁极化子的基态能量影响．为了更清楚、直观地说明半导体量子点中磁极化子的性质，以GaAs半导体为例进行了数值计算，得到在强磁场的作用下半导体量子点中电子—体纵光学(LO)声子耦合系统的基态能量修正与磁场强度、量子点厚度及温度的关系曲线．结果表明：强磁场中电子—体纵光学(LO)声子相互耦合磁极化子的基态能量修正随磁场强度的增加而增大，随量子点厚度的增加而减少，随温度的升高而增大。     

半导体量子点中磁极化子的性质

采用Larsen方法研究了半导体量子点中磁极化子的基态能量，对GaAs半导体材料进行了数值计算结果表明，量子点中磁极化子的基态能量随磁场的增加而增加，随量子点的厚度增大而减小．     

杂质对柱形量子点系统束缚能的影响

在有效质量近似和变分原理的基础上,考虑内建电场(BEF)效应和量子点的三维约束效应.研究了纤锌矿结构的GaN/AlxGa1xN单量子点中杂质体系的基态能量与杂质电荷的关系,讨论了杂质电子的束缚能随量子点的主要结构参数(量子点高度L和量子点半径R)以及杂质在量子点中不同位置的变化规律,并研究了考虑量子点内外电子有效质量失配对杂质电子束缚能的影响.     

半导体量子点中杂质结合能的理论研究

利用一维有限差分法,计算了一个圆柱形量子点中杂质基态的结合能,研究了电场、磁场和杂质位置对结合能的影响.当杂质位于量子点中心时,结合能随着电场和有效半径的增加而减小;当杂质位于过量子点中心且垂直于轴线的平面上时,结合能随杂质位置远离中心的变化呈对称变化;当杂质位于z轴上时,在电场的作用下这种对称性消失.     

量子点中双极化子和磁双极化子的研究进展

综述了近年来对抛物线性限制势量子点中强耦合双极化子和磁双极化子的部分研究工作。从抛物量子点中2个电子-声子体系的哈密顿量出发,采用Lee-Low-Pines-Huybrechts变分方法,研究了量子点中强耦合双极化子的振动频率、诱生势和有效势随电子-声子耦合强度、两电子相对距离和量子点半径的变化规律;采用Tokuda改进的线性组合算符法研究了温度和LO声子效应对强耦合双极化子的有效质量和平均声子数的影响。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,研究了二维量子点中强耦合磁双极化子基态的能量、声子平均数以及第一激发态的能量、声子平均数随量子点受限强度、介电常数比、电子-声子耦合强度和磁场的回旋共振频率的变化规律。     

自旋对三角势量子点中束缚磁极化子性质的影响

本文采用Hubreches'修正的线性组合算符方法,研究了电子自旋-轨道相互作用对三角势量子点中束缚磁极化子基态性质的影响.考虑电子自旋效应时,得到了三角势量子点中束缚磁极化子的基态能量随量子点受限长度,电子场密度和磁场之间的变化关系.结果表明:当考虑自旋影响时,磁极化子的基态能量由三部分组成.并且束缚磁极化子的基态能量、自旋向上分裂能和向下分裂能都随电子场密度的增大而减小,随磁场强度的增大而增加;在相同的量子点受限长度下,束缚磁极化子基态能量、自旋向上(向下)分裂能都随库仑束缚势的增大而减少.     

量子点的尺寸效应及声子对激子基态结合能的影响

利用变分法研究了有很小厚度圆盘形GaAs量子点模型中激子的基态结合能，及电子-空穴间距随量子点尺寸变化的规律．考察了电子-空穴的关联明显加强时及完全束缚发生时量子点的横向尺度，初步考虑了体纵光学声子对量子点中激子基态结合能的影响，得出一些定性的结论。     

外磁场下电子-声子相互作用对球形量子点杂质态的影响

在有效质量近似下,采用变分法研究了外磁场下球形量子点中的施主杂质基态结合能随量子点半径和磁感应强度的变化关系.考虑电子与体纵光学声子和表面光学声子相互作用,计算了施主杂质态结合能随杂质位置和量子点半径的变化.数值结果表明,结合能随量子点尺寸减小和外加磁感应强度的增强单调增加,且基态结合能明显依赖于杂质位置和电子-声子相互作用.     

抛物型量子点的非线性光学整流研究

在紧凑密度矩阵方法和迭代法的框架下,从理论上研究了抛物型量子点（QDs）在不同的量子点半径、宽度以及外加电场和磁场下光学整流（OR）系数。在有效质量近似下,计算了量子点中电子的受限波函数和能量。给出了典型GaAs/AlGaAs抛物型量子点的数值结果。通过研究发现,非线性光学整流系数受到量子点的宽度、半径以及电场和磁场的强烈影响。在考虑电场和磁场的影响时,峰值向高能量方向移动。     

各向异性抛物势对量子点中极化子基态结合能的影响

量子点中三个方向存在不同的抛物限制势,采用线性组合算符和幺正变换方法研究了各向异性抛物势对量子点中强耦合极化子的振动频率和基态结合能的影响.导出了振动频率和基态结合能随电子-声子耦合强度和量子点中的有效受限长度的变化关系.数值结果表明:振动频率和基态结合能是电子-声子耦合强度的增函数.它们随三个不同的有效受限长度的增加而迅速减少.表现出量子点在三个不同方向的新奇的量子尺寸限制效应.     

GaN球形量子点中类氢杂质态的二次斯塔克效应

在有效质量近似下,利用微扰-变分法研究了GaN球形量子点中类氢杂质态的二次斯塔克效应.计算了杂质态结合能随量子点半径和外加电场强度的变化关系.数值结果表明,随量子点尺寸和外加电场强度的增加,基态能和结合能均单调降低.此外,随着量子点半径的增大,斯塔克效应变得越来越明显.结果还表明在同一外电场下,球形量子点中杂质态的斯塔克能移较无杂质时导带电子的斯塔克能移小.     

含类氢杂质的量子点的基态能

用Ｐｅｋｅｒ－Ｌａｎｄａｕ变分法计算了含类氢杂质的量子点基态能，发现外磁场、量子点固有禁闭势、电子杂质相互作用、电声子相互作用对量子点基态能都有影响，并有一定相互关系     

极化子对量子点中的Stark效应的影响

该文采用变分法研究了盒形量子点中Ｓｔａｒｋ效应，计算了电子－受限ＬＯ声子相互作用对Ｓｔａｒｋ能量移动的修正。计算结果表明，电子－受限ＬＯ声子相互作用减弱了Ｓｔａｒｋ能量移动，随着电场强度和量子点尺寸的增大，其对Ｓｔａｒｋ能量移动的贡献也增大。     

拓扑绝缘体量子点中的磁交换相互作用

从理论上研究了拓扑绝缘体量子点中的磁交换相互作用.在拓扑绝缘体量子点中,边缘态电子数可以通过量子点的尺寸和外加电场进行调控.当量子点中掺入单个磁离子并且边缘态填充奇数电子时,电子与单个磁离子之间的交换相互作用达到最大值;而边缘态填充偶数电子时,电子与单个磁离子之间的交换相互作用消失.当量子点中掺入2个磁离子时,电子与Mn离子的sp-d相互作用会出现奇偶振荡行为,Mn离子间的相互作用取决于Mn离子间距和量子点壳层中的电子数,表现出典型的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida型间接交换机制.工作澄清了拓扑绝缘体量子点壳层结构对其磁性的影响,有助于人们设计基于拓扑绝缘体量子点的自旋电子学或量子信息器件.     

Single-shot read-out of an individual electron spin in a quantum dot

Spin is a fundamental property of all elementary particles. Classically it can be viewed as a tiny magnetic moment, but a measurement of an electron spin along the direction of an external magnetic field can have only two outcomes: parallel or anti-parallel to the field. This discreteness reflects the quantum mechanical nature of spin. Ensembles of many spins have found diverse applications ranging from magnetic resonance imaging to magneto-electronic devices, while individual spins are considered as carriers for quantum information. Read-out of single spin states has been achieved using optical techniques, and is within reach of magnetic resonance force microscopy. However, electrical read-out of single spins has so far remained elusive. Here we demonstrate electrical single-shot measurement of the state of an individual electron spin in a semiconductor quantum dot. We use spin-to-charge conversion of a single electron confined in the dot, and detect the single-electron charge using a quantum point contact; the spin measurement visibility is approximately 65%. Furthermore, we observe very long single-spin energy relaxation times (up to approximately 0.85 ms at a magnetic field of 8 T), which are encouraging for the use of electron spins as carriers of quantum information.     

磁场和带电杂质对2电子量子点的综合效应

 研究了在磁场B中受带电杂质影响的2维2电子量子点的特性。带电杂质被固定在z轴上且与量子点所在的平面的距离为d。 用直接对角化方法获得了2电子量子点的低态能谱,计算了其基态角动量L0和自旋S0随B、d的演化, 归纳结果于(L0,S0)相图中。 (L0,S0)图表明：基态L0和S0跃迁以特殊的方式匹配。