有限深抛物势量子环类氢杂质能级

在有效质量近似下,用微扰法研究InAs量子环内类氢杂质基态及低激发态的能级.受限势采用有限深抛物型势,在二维平面极坐标下,用薛定谔方程的解析解计算.数值结果显示:在抛物势平台区,类氢杂质能级不随电子径向坐标改变,并具有二维氢原子能级的特征;在有限深抛物势区,电子能级敏感地依赖于量子环半径,能级存在极小值,这是由于限制势采用抛物势的结果.如果减小环的半径,可以增加能级间距;简并能级发生分裂并且间距随半径增大而增大,第一激发态的简并没有消除,第二激发态的简并被部分地消除.本文结果对研究量子环的光跃迁及光谱结构有指导意义.     

GaAs基InAs量子点中类氢杂质的束缚能

在有效质量近似下,采用微扰法研究了InAs/GaAs量子点内类氢杂质基态及低激发态的束缚能.受限势采用抛物形势,在二维平面极坐标下,精确地求解了电子的薛定谔方程.数值计算结果表明,类氢杂质基态及低激发态的束缚能敏感地依赖于抛物形势的角频率,受类氢杂质的影响,谱线发生蓝移.这一结果对设计和制备量子点器件是有价值的.     

无限深势阱下杂质量子点的能级计算

在有效质量近似下,垂直方向采用无限深势阱限制势,在x-y平面上,量子点内采用抛物势近似,在量子点边界处采用与实际情况更接近的无限深势阱.在中心杂质电荷为ηe时,利用波函数近似,得到基态和低激发态的能级,与x-y平面均采用抛物势时得到的能级进行了比较.计算发现在量子点真实半径比较小时,电子的基态和低激发态受其影响很大,而相应的能级随量子点的半径逐步增大.在量子点半径大于5倍有效玻尔半径时,能级受其影响已经变得很弱.并且,随着磁场的变化,量子点半径对基态和第一激发态的能级差的影响也很大.最后我们计算了杂质电子的基态束缚能并讨论了声子对其影响.     

氮化物抛物量子阱中类氢杂质态能量

采用变分方法研究氮化物抛物量子阱(GaN/Al_xGa_1-xN)材料中类氢杂质态的能级,给出基态能量、第一激发态能量、结合能和跃迁能量等物理量随抛物量子阱宽度变化的函数关系.研究结果表明,基态能量、第一激发态能量、基态结合能和1s→2p±跃迁能量随着阱宽L的增大而减小,最后接近于GaN中3D值.GaN/Al_0.3Ga_0.7N抛物量子阱对杂质态的束缚程度比GaAs/Al_0.3Ga_0.7As抛物量子阱强,因此,在GaN/Al_0.3-Ga_0.7N抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子比在GaAs/Al_0.3Ga_0.7As抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子稳定.     

在磁场作用下含有杂质的半导体量子环中电子的能级

由于量子环特殊的结构,我们尝试过不少方法,发现一般传统方法很难求解薛定谔方程,故很难求出它的波函数和能级。国内外很多学者从事这方面的研究,但发表的文献非常少。有必要寻找一些新的方法从事这方面的研究工作,本文中采用了B样条函数近似拟合波函数的方法,计算了一个在谐振子束缚势和磁场作用下含有杂质的二维量子环中的电子能级。研究了电子能级随磁场强度、束缚势的变化关系以及电子能级与量子环半径的关系。我们发现电子能级随磁场强度、束缚势强度的增强而增强;每一个能级都有一个最小值在特定的量子环半径上,并且随着能级的增加,最小值的位置向半径大的方向偏移。     

抛物量子点中强耦合束缚极化子的性质

采用Pekar类型的变分方法研究了抛物量子点中强耦合束缚极化子的基态和激发态的性质。计算了束缚极化子的基态和激发态的能量、光学声子平均数。讨论了量子点的有效束缚强度和库仑束缚势对基态能量、激发态能量以及光学声子平均数的影响。数值计算结果表明:量子点中强耦合束缚极化子的基态和激发态能量及光学声子平均数均随量子点的有效束缚强度的增加而减小,基态、激发态能量随库仑束缚势的增加而减小,光学声子平均数随库仑束缚势的增加而增大。     

各向异性抛物势对非对称半指数量子阱中杂质极化子基态能量的影响

当非对称半指数量子阱中在阱的生长方向存在非对称半指数受限势,而在垂直于阱的生长方向存在各向异性抛物受限势时,我们理论上研究了类氢杂质対非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子基态能量性质的影响.应用线性组合算符方法和两次幺正变换导出了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量.我们挑选非对称半指数GaAs半导体量子阱晶体为例,计算了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量与库仑杂质势的强度,非对称半指数受限势的两个正参数和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度变换关系.通过数值我们发现非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量随库仑杂质势的强度的增加而增大,杂质极化子的基态能量是参量U₀和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度的的增函数,而它是参量σ的减函数.表现了奇特的量子尺寸限制效应.     

抛物量子点中强耦合束缚磁极化子的性质

采用Pekar类型的变分方法研究了抛物量子点中强耦合束缚磁极化子的基态和激发态的性质.计算了束缚磁极化子的基态和激发态的能量、光学声子平均数以及束缚磁极化子的共振频率.讨论了这些量对回旋频率和有效束缚强度以及库仑束缚势的依赖关系.数值计算结果表明:量子点中强耦合束缚磁极化子的基态能量和共振频率以及光学声子平均数均随量子点的有效束缚强度的增加而减小,基态能量随库仑束缚势的增加而减小,随回旋频率的增加而增大.     

有限元法计算GaN/AIN量子点结构中的电子结构

根据有效质量理论单带模型,采用有限元方法(FEM)计算了GaN/AlN量子点结构中的电子结构,分析了应变和极化对电子结构的影响,计算了不同尺寸的量子点的能级,分析了量子点的大小对电子能级的影响.结果表明,形变势和压电势提升了电子能级,而且使简并能级分裂.随着量子点尺寸的增大,量子限制能减小,而压电势能起到更显著的作用,使电子的能级降低,吸收峰发生红移.     

有限元法计算GaN/AlN量子点结构中的电子结构

根据有效质量理论单带模型，采用有限元方法(FEM)计算了GaN/AlN量子点结构中的电子结构，分析了应变和极化对电子结构的影响，计算了不同尺寸的量子点的能级，分析了量子点的大小对电子能级的影响. 结果表明，形变势和压电势提升了电子能级，而且使简并能级分裂. 随着量子点尺寸的增大，量子限制能减小，而压电势能起到更显著的作用，使电子的能级降低，吸收峰发生红移. 关键词： GaN/AlN量子点结构 有效质量理论 电子能级     

Static and dynamic study of magnetic properties in FeNi film on flexible substrate, effect of applied stresses

The influence of an external electric field on the binding energies of the ground state and excited states with the third-harmonic-generation (THG) coefficient for spherical quantum dot (QD) with parabolic confinement is investigated theoretically. The energy levels and wave functions of electronic states in the QDs are calculated using by variational method within the effective-mass approximation. The numerical results demonstrate that the THG coefficient very sensitively depends on the magnitude of the electric field and the radius of the QDs. In addition, the THG coefficient also depends on the relaxation rate of the spherical QD with parabolic confinement and the position of impurity.     

Binding energy and diamagnetic susceptibility of an on-center hydrogenic donor impurity in a spherical quantum dot placed at the center of a cylindrical nano-wire

The binding energy and diamagnetic susceptibility of an on-center hydrogenic donor impurity in an InAs spherical quantum dot placed at the center of a GaAs cylindrical nano-wire have been investigated using finite element method in the framework of the effective mass approximation. The binding energy and diamagnetic susceptibility are calculated as a function of the dot radius, nano-wire radius and nano-wire height. The results show that as the dot radius increases (I) for a dot radius smaller than some critical value, the effect of the spherical confinement on the energy levels becomes negligible and the energies remain constant, for a dot radius larger than some specific value, the energy levels decrease (II) the ground and the first excited state binding energies increase, reach a maximum and then decrease (III) the ground state diamagnetic susceptibility increases, reach a maximum and then decreases (IV) the first excited state diamagnetic susceptibility increases, indicating two maxima and then decreases. The effects of the nano-wire dimensions on the binding energy and diamagnetic susceptibility have also been studied. We found that the binding energy and diamagnetic susceptibility decrease reach a minimum value and then increase as the nano-wire radius increases. Finally we found that as the height of the nano-wire increases the ground state binding energy decreases, reaches a minimum value and then increases but the first excited state binding energy decreases and reaches a constant value.     

量子点中极化子的内部激发态性质

采用Huybrechts线性组合算符和幺正变换方法研究了抛物量子点中的强、弱耦合极化子的激发态性质。分别导出强、弱耦合情况下,抛物量子点中的极化子的第一内部激发态能量、激发能量、共振频率与量子点的有效受限长度和电子-声子耦合强度的关系。数值计算结果表明,量子点中弱耦合和强耦合极化子的内部激发态能量、激发能量和共振频率都随量子点的有效受限长度的减小而迅速增大。弱耦合极化子的第一内部激发态能量随电子-声子耦合强度的增加而减少;而强耦合极化子的振动频率随量子点的有效受限长度的减小而迅速增加。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电子-声子耦合强度的增加而减小。     

抛物量子线中极化子的激发态性质

研究抛物型量子线中极化子激发态的性质。采用线性组合算符法和Pekar变分法,导出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、第一内部激发能量、激发能和振动频率随量子线的约束强度的变化关系。数值计算结果表明:抛物型量子线中极化子的基态能量、第一内部激发能量、激发能和振动频率都随量子线约束强度的增强而增大,体现了量子线受限强度越大,相应的极化子的能量也越大。     

Effects of an electric field on the confined hydrogen impurity states in a spherical parabolic quantum dot

In this paper, we studied the effects of an electric field on a hydrogenic impurity confined in a spherical parabolic quantum dot using nondegenerate and degenerate perturbation methods. The binding energies of the ground and three low-excited states are calculated as a function of the confinement strength and as a function of the intensity of an applied electric field. Moreover, we computed the oscillator strength and the second-order nonlinear optical rectification coefficient based on the computed energies and wave functions. The results show that the electric and optical properties of hydrogenic impurity states are strongly affected by the confinement strength and the applied electric field.     

抛物量子点中弱耦合磁极化子的振动频率和相互作用能

采用改进的线性组合算符和幺正变换方法研究磁场中抛物量子点弱耦合磁极化子的性质,导出抛物量子点中磁极化子的振动频率和相互作用能与磁场、受限强度和电子声子耦合强度的关系.对GaAs晶体进行数值计算,结果表明,量子点受限强度越大,量子点弱耦合磁极化子的振动频率和相互作用能越大.     

Nonlinear optical rectification of a hydrogenic impurity in a disc-like quantum dot

An investigation of the nonlinear optical rectification of a hydrogenic impurity, which is in a two-dimensional disc-like quantum dot (QD) with parabolic confinement potential, has been performed by using the perturbation method in the effective mass approximation. Both the electric field and the confinement effects on the energy are investigated in detail. The results are presented as a function of the incident photon energy for the different values of the confinement strength and the electric field. It is found that the nonlinear optical properties of hydrogenic impurity states in a disc-like QD are strongly affected by the confinement strength and the electric field.