半导体量子点少体系统低激发态能谱研究.doc

半导体量子点少体系统低激发态能谱研究 【摘要】：本文在有效质量近似下应用谐振子基变分法和GTM系数技术研究了两电子量子点杂质态的能谱以及激子和激子复合体量子点的能谱问题。通过不同束缚势(高斯势与谐振势)下半导体量子点中受限粒子的基态及低激发态能谱,从理论上揭示了量子点束缚势的形状对受限少体系统的影响,得出了谐振势作为高斯势近似的条件:通过计算不同势阱强度下半导体量子点中受限粒子的基态及低激发态能谱,揭示了量子点束缚势的强度对受限少体系统的影响,同时阐明了与量子点尺度的关系,给出了它们定性和定量上的异同;通过是否存在外加磁场时系统能谱的比较揭示了外加磁场对受限少体量子点系统能级性质的影响。一系列的研究表明受限少体量子点系统基态及低激发态的能级性质主要取决于量子点的尺寸、束缚势的强度和形状、外加磁场的强度以及受限粒子的质量。这些结果将有助于我们更好地理解量子点的光学、磁学等方面的性质。最后我们还讨论了光格子中玻色-爱因斯坦凝聚(BECs)的相变问题。首先简单介绍了玻色—爱因斯坦凝聚的理论和实验研究的发展、实验上实现光格子囚禁超冷原子的一些方法以及光格子中冷原子的量子效应。接着我们引入了玻色-哈伯德(Bose-Hubbard)模型并利用波格留波夫(Bogliubov)方法计算了光格子中两组分超冷原子的激发谱,根据Mott相存在能隙我们得到超流-Mott相变条件,并给出了光格子中两组分BEC超流速度,其大小在实验上可以通过调节光格子参数来控制。【关键词】：量子点少体系统能谱激子激子复合体D中心量子点玻色-爱因斯坦凝聚Superfluid-Mott绝缘相变 【学位授予单位】：山西大学 【学位级别】：博士 【学位授予年份】：2005 【分类号】：O471.1 【目录】：摘要10-12ABSTRACT12-14引言14-21参考文献17-21第一章绪论21-32第一节半导体量子点发展史21-24第二节半导体量子点系统中的基本概念24-281.2.1有效玻尔半径24-261.2.2量子局域效应26-28第三节盘状量子点体系28-29参考文献29-32第二章理论方法32-55第一节谐振子乘积基展开法32-34第二节GTM系数34-482.2.1二维GTM系数34-412.2.2三维GTM系数41-472.2.3GTM系数的性质47-48第三节二维GTM系数的应用48-532.3.1三体GTM变换系数的计算48-502.3.2波函数的对称性50-522.3.3矩阵元的计算52-53第四节结论53参考文献53-55第三章两电子量子点的杂质效应55-73第一节谐振势中两电子量子点杂质态能谱研究简介57-62第二节高斯束缚势下D~-中心量子点能谱研究62-68第三节结论68参考文献68-73第四章激子量子点能谱研究73-99第一节激子态能谱研究74-81第二节激子复合体能谱研究81-944.2.1带电激子复合体能谱研究简介82-894.2.2(D~+，X)和(A~-，X)激子复合体能谱研究89-914.2.3(D~0，X)和(A~0，X)激子复合体能谱研究91-94第三节结论94-95参考文献95-99第五章其他工作99-130第一节玻色-爱出斯坦凝聚简介99-1065.1.1历史发展99-1035.1.2平均场理论103-106第二节光格子中的冷原子106-1105.2.1光格子中BEC的实现106-1075.2.2光格子中原子的Bloch振荡、Wannier-Stark台阶共振以及Landau-Zenner隧穿107-1095.2.3光格子中的Fermi-Bose混合物109-110第三节光格子中两组分BEC的量子相变110-1235.3.1Bose-Hubbard模型110-1145.3.2超流-Mott绝缘相变114-1185.3.3光格子中两组分BEC的量子相变—Bogliubov方法118-123第四节结论123-124参考文献124-130第六章总结和展望130-132致谢132-133攻读博士学位期间发表的论文133-135