抛物量子点中极化子性质的研究进展

综述了近年来对抛物量子点中极化子性质方面的部分工作．在第一节中从电子-LO声子系的哈密顿出发首次采用线性组合算符和幺正变换方法，研究抛物量子点中弱耦合极化子的基态能量和结合能的性质．在第二节中研究量子点中与LO声子强耦合极化子的振动频率、基态能量、结合能和光学声子平均数的性质．在第三节中采用改进的线性组合算符方法研究抛物量子点中弱耦合极化子的相互作用能和有效质量的性质．在第四节中研究抛物量子点中与LO声子强耦合极化子的振动频率、相互作用能和有效质量的性质．在第五节中采用Pekar变分方法研究抛物量子点中强耦合极化子基态和激发态的性质．     

极化子速率对非对称量子点中极化子性质的影响

采用改进的线性组合算符和幺正变换方法研究极化子的速率对非对称量子点中弱耦合极化子性质的影响.导出了极化子速率对非对称量子点中弱耦合极化子声子平均数的影响.数值计算结果表明：非对称量子点中弱耦合极化子的振动频率随量子点的横向和纵向受限长度的增大而增大.非对称量子点弱耦合极化子的声子平均数随极化子速率的增加而增大.     

非对称量子点中强耦合磁极化子的声子平均数

采用Tokuda的改进的线性组合算符和幺正变换相结合的方法研究了磁场和极化子速率对非对称量子点中强耦合磁极化子性质的影响.导出了磁极化子的声子平均数与量子点的横向和纵向有效受限长度、电子-声子耦合强度、磁场的回旋频率和极化子的速率的依赖关系.结果表明磁极化子的声子平均数随量子点的横向和纵向有效受限长度的减小而迅速增大,表现出新奇的量子尺寸限制效应.声子平均数随电子-声子耦合强度、磁场回旋频率和极化子的速率的增加而增大.     

抛物量子点中极化子的声子平均数

采用幺正变换及线性组合算符法,导出抛物量子点中极化子的声子平均数,讨论了强、弱耦合的两种极限情况．结果表明,电子周围的声子平均数随着电子-声子耦合强度的增加而增大．     

非对称量子点中弱耦合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弱耦合极化子的激发态性质．导出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量子点的横向和纵向有效受限长度的变化关系以及第一内部激发态能量与电子-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、激发能量和共振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．     

抛物量子点中弱耦合束缚极化子的声子平均数

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了抛物量子点中弱耦合束缚极化子的声子平均数，计算结果表明：抛物量子点中束缚极化子的声子平均数随库仑束缚场和电子—体纵光学声子强度的增加而增加，随有效受限长度的增加而减小。     

磁场对量子棒中弱耦合极化子基态能量的影响

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量子棒中弱耦合磁极化子的基态能量随量子棒的横向和纵向有效受限长度、椭球的纵横比、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:量子棒中弱耦合磁极化子的基态能量随横向和纵向有效受限长度的减少而迅速增大.表现出量子棒奇特的量子尺寸限制效应.基态能量随磁场的回旋频率的增加而增加,随椭球的纵横比和电子-声子耦合强度的增加而减少.     

电子速度对半导体量子点中极化子的声子平均数的影响

采用改进的线性组合算符和幺正变换方法研究半导体量子点中强、弱耦合极化子的振动频率和声子平均数的性质．导出了电子速度对半导体量子点中强、弱耦合极化子的声子平均数的影响．数值计算结果表明：半导体量子点中强耦合极化子的振动频率随量子点的受限强度的增加而增大，半导体量子点中强、弱耦合极化子的声子平均数随电子速度的增加而增加     

盘型量子点中弱耦合极化子的声子平均数

采用修改的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盘中弱耦合极化子的声子平均数.讨论了在弱耦合情况下,电子周围的平均声子数与电子-体纵光学声子耦合强度以及极化子速度的关系.数值计算结果表明：盘型量子点中弱耦合极化子的声子平均数随电子-体纵光学声子耦合强度和极化子速度的增加而增大.     

量子阱中弱耦合磁极化子的性质

采用线性组合算符及幺正变换方法,研究了无限深量子阱中弱耦合磁极化子的振动频率、基态能量和电子-LO声子相互作用能．对不同材料的量子阱进行了数值计算,结果表明：磁极化子的振动频率随回旋共振频率的增加而增大;电子-LO声子相互作用能随阱宽度的增加而单调增加,且在阱宽很小时变化显著,在阱宽较大时变化缓慢,最终趋于体材料的值;磁极化子的基态能量随阱宽和电子-声子耦合常数的增加而减小,随回旋共振频率的增加而增大．     

量子阱中的双极化子

在同时考虑电子与ＬＯ声子及ＩＯ声子相互作用的情况下,用ＬＬＰ正则变换的方法研究了半导体量子阱中双极化子的性质．给出了由于电子－ＬＯ声子及电子－ＳＯ声子相互作用而产生的诱生势,并且以ＧａＡｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ为例进行了数值计算．通过计算可得出如下结论：（１）双极化子的诱生势可以分为两部分,其中一部分仅与一个电子的坐标ｚ１（ｚ２）有关,另一部分则不仅与两个电子的坐标ｚ１和ｚ２都有关,还与两个电子间的相对距离ρ有关;（２）诱生势ＶＩＬ（ρ）和ＶＩ,σ（ρ）的绝对值随着双极化子中两个电子间相对距离ρ的增加而减小;（３）由于电子与ＩＯ声子相互作用而产生的诱生势ＶＩ,σ（ρ）的绝对值随量子阱宽度Ｎ的增加而减小．本文方法适用于弱耦合和中耦合两种情况     

抛物阱中的束缚极化子

利用变分法研究了抛物量子阱中束缚极化子的极化势、基态能量和能量移动，讨论了抛物量子阱中体纵光学(LO)声子和界面纵光学(IO)声子的影响．研究结果表明，对于杂质位于阱中心的情况，当阱很宽时，可以只考虑LO声子的作用；当阱很窄时，必须同时考虑LO声子和IO声子的影响，而且IO声子的作用更重要．     

氮化物无限抛物量子阱中极化子能量

采用LLP变分法研究氮化物抛物量子阱（GaN／Al0.3Ga0.7N）材料中自由极化子的能级,给出基态能量和基态到第一激发态跃迁能量随抛物量子阱宽度变化的函数关系．研究结果表明,自由极化子基态能量和跃迁能量随着阱宽的增大首先急剧减小,然后缓慢下降,最后接近GaN体材料中的三维值．这些结果在定性上与GaAs／ALGa1-x,As抛物量子阱中的值相似,但在定量上有所不同．GaN／Al0.3Ga0.7N抛物量子阱中电子一声子相互作用对极化子能量的贡献明显大于GaAs／Al0.3Ga0.7N抛物量子阱中的相应值,因此,讨论氮化物抛物量子阱中的电子态问题时应考虑电子一声子相互作用．     

阶跃指数衰减势垒和平方势垒中的量子反射

采用转移矩阵方法(ATMM)得到精确的透射和反射系数,并且把它应用到高于势垒高度的量子反射问题中.通过计算阶跃指数衰减势垒和平方势垒,发现用ATMM得到的结果要比用WKB近似法得到的结果精确.当粒子入射能量高于势垒高度时,ATMM仍然能够精确得到结论;而WKB对此无能为力.计算结果显示反射率是一个渐变过程,说明其中发生了量子反射,而ATMM恰恰可以用来解决这类问题.     

量子网络研究进展

量子网络是通过量子节点来产生、处理和存储量子信息,利用飞行比特作为量子信道来传递量子信息的全量子信息处理与传输网络系统．量子网络不仅是实现长距离、网络式量子通信的基础,还可以实现可扩展的分布式量子计算机,并可应用于凝聚态多体系统的量子演化模拟．因此,量子网络是以量子通信、量子计算和量子模拟为中心的量子调控研究的核心课题．目前,选择合适的物理载体作为量子节点以及合适的相互作用形式以实现光子与光子、光子与量子节点以及不同量子节点间的相互作用是量子网络研究的重要课题．冷原子系综以及腔量子电动力学系统是实现量子节点的典型代表．文章将结合本实验室的研究来综述量子网络在以上2个物理系统中近期的部分研究进展,并在文末对量子网络的发展做一定展望.     

双抛量子阱中类氢杂质的结合能

以ＧａＡｓ／Ｇａ１－ｘＡｌｘＡｓ为例,在有效质量的近似下,讨论了双抛量了阱吕类氢杂质的结合能,结果表明：（１）双方量子阱中类氢杂质的结合能是双抛阱中杂质结合能的１．３倍;（２）无论杂质在阱中还是垒中,不仅垒宽和阱宽影响其结合能,而且Ａｌ的掺杂度ｘ也是影响结合能的一个重要因素。     

抛物量子线中极化子的性质

研究了抛物量子线中强耦合和弱耦合两种情况下极化子的性质，采用Tokuda改进的线性组合算符法和变分法，在考虑电子与LO声子相互作用情况下，计算了抛物量子线中强耦合和弱耦合两种情况下极化子的基态能量，并对CAF2、CsI、ZnS和GaAs晶体进行了数值计算，结果表明：两种情况下抛物量子线中极化子的基态能量E0都随约束强度w0的增大而增大。     

抛物阱中极化子效应对激子的影响

研究了抛物阱中极化子效应对激子的影响．利用变分法计算了重空穴激子和轻空穴激子的基态能量及其能量移动，所采用的是含有三个变分参数的无分离的试探波函数，结果发现考虑LO声子效应的重空穴激子的基态能量高于裸激子的基态能量，而考虑LO声子效应的轻空穴激子的基态能量低于裸激子的基态能量．