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电场作用下耦合量子点的隧穿特征及自旋调控

作　者: 尚德双
导　师: 王基庆
学　校: 华东师范大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 不对称耦合量子点束缚态和反束缚态激子 g因子应变
分类号: O471.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

量子力学在半导体技术的发展中正在变得越来越重要,一些新的量子器件的问世预示着我们终将进入半导体的量子时代。当前,量子计算机作为未来计算机的发展方向,正越来越多的受到科学家的关注。量子计算的核心就是要实现量子比特,本论文重点研究了可能制造量子计算机的基本单元：量子点分子的基本属性。我们运用单带及八带kp计算方法,从理论上分析了不对称耦合量子点的束缚和反束缚态能级特征、激子发光、g因子在外场下的调控,以及应变对共振耦合态的影响。主要内容如下：一、使用单带有效质量模型,分析了GaAs/Alo.35Gao.65As不对称耦合量子点在不同耦合强度下的能级分裂情况,重点探讨了电子和空穴的耦合隧穿对量子点体系能级特征及激子发光强度的影响。研究发现：量子点分子束缚和反束缚态能级间的反交对应了不同类型激子间的转换：即由亮(暗)到暗(亮)激子的转变。二、使用八带kp模型,探讨了InAs/GaAs不对称耦合量子点在正反向电场作用下g因子的变化规律。研究发现：由于结构的不对称性,g因子对于反向电场没有正向电场敏感,因此,可以通过翻转电场方向来调制体系的自旋极化状态,另外,束缚和反束缚态的g因子在相同的正向电场下可以同时被调制成零。三、从理论上研究了应变对于InxGa1-xAs/GaAs垂直耦合量子点共振耦合的影响,我们发现,应变可以影响共振电场的大小和反交叉处的能隙。对于电子共振,应变使分子束缚增强；而在空穴共振情况下,应变则抑制了分子束缚,应变效应的这种差异起源于不同的应变分量作用于导带和价带,此外应变也使得电子(空穴)共振情况下的共振电场随合金浓度表现出不同的变化规律。我们同样分析了应变对量子点分子偶极矩的影响,研究发现,应变增强了固有偶极矩；共振情况下偶极矩的符号发生了改变,这种改变导致了发光光谱中不同的Stark红移特性。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
第一章绪论  10-26
  1.1 量子点和量子效应  10-15
    1.1.1 量子点的制备方法  10-12
    1.1.2 量子点中的量子效应  12-14
    1.1.3 量子点的应用  14-15
  1.2 耦合量子点理论  15-22
    1.2.1 耦合量子点分子模型  15-19
    1.2.2 耦合量子点分子中的应变  19-21
    1.2.3 耦合量子点分子的激子  21-22
  1.3 对称和不对称耦合量子点分子  22-26
    1.3.1 对称的垂直耦合量子点分子  22-24
    1.3.2 不对称的垂直耦合的量子点分子  24-26
第二章电场调控下不对称耦合量子点中激子的发光特性  26-34
  2.1 引言  26-27
  2.2 计算模型和方法  27
  2.3 分析和讨论  27-33
    2.3.1 电场调控下导带和价带的束缚态和反束缚态  27-30
    2.3.2 能隙随量子点间距的变化  30-33
  2.4 小结  33-34
第三章不对称量子点在电场调控下的g因子  34-42
  3.1 引言  34-35
  3.2 GaAs/InAs不对称量子点分子模型  35-36
  3.3 结果和讨论  36-41
  3.4 小结  41-42
第四章应变对于不对称耦合量子点的共振参数和固有偶极矩的影响  42-56
  4.1 引言  42-43
  4.2 计算模型和方法  43-45
  4.3 结果和讨论  45-55
    A. 电子共振  46-50
    B. 空穴共振  50-51
    C. 固有偶极矩  51-55
  4.4 小结  55-56
第五章总结和展望  56-57
附录发表论文和科研情况  57-58
参考文献  58-61
致谢  61

电场作用下耦合量子点的隧穿特征及自旋调控

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