极化子理论研究史概况

极化子研究是凝聚态物理学领域的一个重要课题.论述了极化子的概念及种类,详细介绍了半导体体材料和量子阱材料中极化子理论的研究概况,说明极化子为物理学提供了一个简单而实际的例子,即费米子与玻色场的相互作用,并且对了解离子晶体和极性半导体的光学性质和电学性质有重要意义.     

有限温度时的二维界面极化子

用类Ｌｅｅ－Ｌｏｗ－Ｐｉｎｅｓ中间耦合方法讨论了在有限温度情形极性－极性半导体异质结中界面极化子的性质．在二维近似下，得到了两支界面光学声子模影响下的极化子能量和有效质量的解析表达式．结果表明：极化子效应随温度的升高而减弱，并发现极化子能量较其有效质量对温度更为敏感．数值结果表明温度效应对某些Ⅱ－Ⅵ族半导体异质结是重要的，但对Ⅲ－Ⅴ族半导体异质结是不重要的．     

阶梯量子阱中极化子效应的增强

电离杂质在低温半导体的输运过程中起了一个重要的角色 .因此最近几年对极性半导体 (例如异质结、量子点、量子线和量子阱 )内的极化子效应讨论很多 .一些通常的量子阱往往由极性化合物组成 ,我们需要对其中的电子和光学声子之间的相互作用进行详细研究 ,因为极化子效应能强烈影响异质结构的光学和输运特征 .因而在这样的结构中 ,电子态是通过势阱来描述的 .在低维量子系统 ,由于电子的束缚产生的基态杂质束缚能比体材料相比要大得多 .这个如 Greene和 Bajij[1] 所说的那样 ,量子阱中浅施主杂质的详细研究对杂质能级的性质以及量子阱本身性…     

III族氮化物半导体异质结构中载流子的量子输运和自旋性质

III族氮化物半导体具有宽的直接带隙,很强的极化电场,优异的物理特性,是发展高频、高温、高功率电子器件和光电子器件的优选材料．同时,III族氮化物半导体有很长的电子自旋弛豫时间以及很高的居里温度,也成为近年来半导体自旋电子学研究的重要材料体系之一．本文介绍了用量子输运和自旋光电流方法对Gain基异质结构中载流子的量子输运和自旋性质的研究进展．对III族氮化物半导体中的能带结构,子带占据和散射,自旋分裂及自旋轨道耦合机制等进行了讨论．     

抛物线型量子线中束缚极化子基态能变分计算

费曼路径积分的变分方法是计算束缚极化子基态能的最有效方法。文章给出了抛物线型量子线中束缚极化子的哈密顿量 ,运用费曼路径积分的变分方法统一推导出抛物线型量子线约束势中杂质库仑束缚势下极化子的基态能 ,讨论了量子阱的一些特殊情况 :有、无杂质库仑束缚势的量子点和有、无杂质库仑束缚势的量子阱束缚势的量子阱 ,以及自由极化子     

多原子极性半导体中体极化子的内部激发态

研究多原子极性半导体中强耦合体极化子内部激发态的性质，采用线性组合算符和么正变换方法计算多原子极性半导体中强耦合体极化子的基态能量，第一内部激发态能量和激发能量。     

T型有机器件自旋注入效率的提高

考虑到有机半导体中特殊的载流子电荷自旋关系,建立了一个自旋注入有机半导体的简单的T型器件模型,运用自旋扩散理论计算得出了此模型的电流白旋极化率并与铁磁／有机半导体异质结构的注入效率进行了比较．理论计算发现T型模型中通过调节分支电流的大小会使自旋极化率较铁磁／有机半导体模型有明显的提高,并讨论了极化子比率、外加电场、自旋相关界面电阻以及有机半导体电导率等因素对电流自旋极化性质的影响．     

离子晶体外表面Feynman极化子

本文采用Feynman路径积分方法讨论离子晶体外表面极化子,计及垂直于表面方向的运动,用变分法计算了极化子基态能量。     

库仑场中的束缚光学极化子

研究库仑场中束缚光学极化子的性质，采用线性组合算符和么正变换方法计算了强弱耦合情形束缚光学极化子的基态和第一激发态能量．计算结果表明：库仑场使束缚光学极化子的基态和第一激发态能量的绝对值变大，激发能量变大．不同离子晶体或不同极化材料中，库仑场对光学极化子的影响效果不同。     

对称纤锌矿结构量子阱中的准受限声子及电声相互作用的哈密顿量

在介电连续模型下,得出多层对称纤锌矿结构异质结、量子阱中的准受限声子的P-本征极化模,色散关系和电子与准受限声子相互作用的哈密顿量.此结论具有普遍的意义,对进一步研究纤锌矿结构异质结、量子阱中的准受限声子及其电声耦合强度,具有一定的理论价值.     

铁磁/半导体/铁磁异质结构的自旋极化输运

采用相干量子输运理论和传递矩阵方法,研究了具有不同自旋指向的极化电子渡越铁磁/半导体/铁磁异质结构的隧穿几率和自旋极化率.研究表明,隧穿几率和自旋极化率随半导体长度的改变发生周期性变化、随Rashba自旋轨道耦合强度的改变发生准周期变化,并且在2铁磁电极中磁矩取向平行时;选择适当的半导体的长度和Rashba自旋轨道耦合强度可以得到较大的自旋极化率.     

Rashba效应影响下半导体量子点中强耦合极化子的声子平均数

采用改进的线性组合算符方法，研究了Rashba效应影响下半导体量子点中强耦合极化子的光学声子平均数．导出在电子-体纵光学声子（LO）强耦合时抛物量子点中极化子的光学声子平均数、振动频率、相互作用能和有效质量随受限强度和Rashba自旋-轨道耦合常数的变化．数值计算结果表明Rashba自旋-轨道相互作用使极化子的有效质量、基态能分裂为上下两支，随耦合常数的增加极化子基态能量、有效质量表现为增加和较少两种截然相反的情形；Rashba自旋-轨道相互作用影响下强耦合极化子的光学声子平均数随量子点的受限强度、电子声子耦合强度增大而增大，极化子的相互作用能随受限强度的增加先急剧增加，当达到极值后随受限强度的增加而急剧减少．     

极性半导体中的表面极化子

有不少极性半导体,电子与体纵光学声子的耦合弱,但与表面光学声子的耦合强。本文研究这类半导体的表面极化子,早出了表面极化子的有效哈密顿量、基态能量和有效作用势。     

量子阱中界面声子和体声子对束缚极化子结合能的影响(英)

用变分法研究半导体量子阱中束缚极化子结合能，在计算中包括了界面声子和体声子的影响给出了束缚极化子基态能量和结合能随阱宽变化的数值结果．研究发现，界面声子和体声子对结合能的贡献分别在窄阶和宽阱情况下起主导作用，总结合能随阱宽的增大而减小     

量子阱中界面声子和体声子对束缚极化子结合能的影响

用变分法研究半导体量子阱中束缚极化子结构能，在计算中包括了界面声子和体声子的影响。给出了束缚极化子基态能量和结合能随阱宽变化的数值结果。研究发现，界面声子和体声子对结合能的贡献分别在窄阱和宽阱情况下起主导作用，总结合能随阱宽的增大而减小。     

极性晶体中的慢速运动极化子

本文计及电子发射和吸收多个虚声子对极化子的影响，用改进了的线性组合算符法讨论了极性晶体中的慢速运动极化子的性质，给出了极化子基态能量，有效质量和围绕电子的平均虚声子数的解析式，在极限情形下，得到了中间耦合理论和强耦合理论的结果，在普适耦合情形，给出了数值计算结果，在电子－声子耦合常数α≥7．2时，得到了较强耦合理论更为合理的基态能量上限，以及围绕电子的平均虚声子数和极化子的有效质量。     

激子极化激元光子学研究进展

研究光与物质相互作用是腔量子电动力学的一个重要方向.早在20世纪50年代,黄昆先生就提出了固体环境中的光子与晶格连续作用的时间演化图像,并指出光子-声子时间上连续不断的相互转化会在物质中形成声子极化激元波,从理论上计算了声子极化激元波的色散关系.Hopfield把这种图像推广到半导体环境中的光子-激子作用上.随后人们在微腔中实现了单原子、单量子点激子的真空拉比振荡.随着半导体微腔生长和微纳加工工艺的提高,激子极化激元的凝聚、超流、涡旋等宏观量子态被实验证明.通过控制微腔结构和光场调控的手段,人们进一步实现了对宏观量子态的相干调控.有机半导体、钙钛矿、二维半导体等新材料体系展现了极大的激子束缚能,有望实现室温量子器件的制备.微腔激子极化激元的研究进入了黄金时代.本文首先从激子极化激元的基本图像入手,详细介绍激子极化激元的概念、色散关系以及常见的激子极化激元体系.其次,总结了研究微腔激子极化激元的材料体系和实验方法,详细介绍了平板微腔和微纳材料自构型微腔的工作原理和具体实例,以及共焦显微荧光光谱和角分辨荧光光谱.第三,对激子极化激元的量子调控进行了总结.详细介绍了激子极化激元的重要宏观量子态以及通过微纳加工和光场调控的方式对宏观量子态的操控.具体分析了两个量子态操控的实例,包括氧化锌超晶格中多重量子态的制备以及凝聚体的参量散射过程.第四,对新型材料中激子极化激元的研究进行了总结,包括二维半导体、有机半导体和钙钛矿.最后,对本文进行总结,并且从理论、实验的角度分别预测了该领域的发展趋势.     

薄膜厚度对三元混晶四层系统的表面和界面声子极化激元的影响

运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了薄膜厚度对真空/极性二元晶体薄膜/极性三元混晶薄膜/半无限大极性二元半导体衬底构成的四层异质结系统的表面和界面声子极化激元的影响,以GaAs/Al0.4Ga0.6As四层异质结系统为例,获得了表面和界面声子极化激元模的频率随薄膜厚度的变化关系.结果表明:三元混晶四层异质结系统中存在七支表面和界面声子极化激元模,且当薄膜厚度发生变化时,只对位于其表面或界面处的极化激元模有影响,对其余的极化激元模几乎没有任何影响.     

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     

贵金属/半导体异质结中的光致自旋电流效应研究

自旋电子材料因能同时对电子的自旋和电荷两个自由度实施操控,在构筑以低功耗、超高速、大容量和超宽带为特征的新一代信息处理技术中展现出巨大的应用潜力.然而,通过掺杂过渡金属元素和稀土离子而形成的传统稀磁半导体和钙钛矿锰氧化物往往因结构缺陷导致的居里温度不高、自旋磁矩和自旋极化率偏低等不足,阻碍了自旋电子材料的商业化应用.近年来,在高纯半导体上沉积贵金属薄膜所形成的贵金属/半导体异质结中,通过使用偏振光激发该类异质结可产生纯自旋电流.这种基于逆自旋霍尔效应(ISHE)、可在室温下运行的、非接触和非破坏型的自旋极化激励方法理论上可获得高于50%自旋极化率,引起了人们的广泛关注.文章主要介绍光致自旋电流形成机制和测试方法,以及入射光圆偏振度、光强、入射角度等参数对光致自旋注入效率的调控机理,介绍杂质介导和声子介导对光致自旋输运的贡献,最后提出增强光致自旋电子极化率的可行方案,可为揭示自旋载流子产生、注入和输运相关的自旋动力学核心科学问题以及研制高性能自旋电子器件提供有益的参考.