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两电子人造分子的能级结构

1 引言近年来,随着半导体技术的飞速发展,器件的尺寸可以做到介观物理的范围[1~3],人造原子(或称量子点)与人造分子的研究已经成为实验和理论工作者关注的课题。利用不同的限域势可以得到各种具有不同性质的人造原子,限域势通常选为谐振子势,也可以选为其它形式(例如,硬壁势)。两个或多个人造原子可以构成人造分子[4,5]。人造原子与人造分子具有明显不同于自然原子与分子的性质。人们期望通过改变限域条件得到具有使用价值的纳米器件,换句话说,人造原子与人造分子具有极大的潜在应用价值。本文给出了在z方向相距为d的两个单电子圆盘量子点构成的人造分子的能级结构,讨论了能级随d、ω0(谐振子圆频率)及B(外磁场强度)变化的情况,为实验设计两电子人造分子提供了理论依据。2 理论模型体系是由两个水平放置的圆盘构成的,每个圆盘上有一个被谐振子势限域的电子,两盘在z方向相距为d,且两盘间的势垒足够高,以致无隧穿发生,此即所谓两电子人造分子。体系的哈密顿量为...  (本文共4页) 阅读全文>>

《河北北方学院学报(自然科学版)》2007年01期
河北北方学院学报(自然科学版)

柱形量子点的能级与电子结构

随着各种现代低维材料制备技术和微加工技术的高度发展,已经可以做到把体系的尺度缩小到接近或小于各种表征固体物性的特征长度(相位相干长度、弹性散射长度、电子费米波长等),从而为凝聚态物理提供了全新的研究体系———低维、介观体系.低维介观体系中电子运动在纬度上的受限(一、二或三维受限)使得固体的电子态、元激发和各种相互作用过程表现出与三维体系十分不同的性质,特别是低维体系中量子化效应,非定域量子相干、量子涨落和混沌,多体关联效应和非线性效应等等,正在成为凝聚态物理的前沿领域,其深刻的内涵,将源源不断地为人们提供新型的功能材料和具有新原理的器件,促使新技术革命的来临.以半导体超晶格(superlattice)、量子阱(quantum well)、量子线(quantum wire)、量子点(quan-tum dot)为典型代表的低维半导体量子系统是最纯净的介观输运现象,例如普适电导涨落、量子线中电子波导输运、量子点接触电阻的量子化、固体中...  (本文共5页) 阅读全文>>

《物理学报》2001年02期
物理学报

双量子点分子的电子结构

1 引言随着量子点研究的不断深入 ,量子点间的耦合所形成的量子点分子 ,既具有与常规分子类似的特点 ,又具有区别于常规分子的、新颖的、独特的性质 ,使其在未来的量子和光子计算机中的应用价值越来越明显 ,因此 ,近年来 ,量子点分子的研究不论在理论上还是在实验上都引起了人们的高度重视 ,因而对这种新型的人造分子进行了大量的研究[1— 9] .1998年 ,Oosterkamp等人通过测量双量子点分子的微波谱证实了这种人造分子中存在着离子键和共价键[1] ,并且 ,根据两点之间的耦合强度 ,两个量子点间能够形成离子键或共价键 ,共价键导致的成键态与反键态的能量差与电子在二量子点之间的隧穿强度成正比 .该系统显示出了单电子器件中可控的量子相干性 ,这正是应用量子点电路的必要条件 .此外 ,人们也研究了量子点间相互耦合的强度与这种人造分子性质之间的关系[2— 4 ] ,以及外场 (电场、磁场 )对量子点分子的影响[5— 9] .由于材料...  (本文共9页) 阅读全文>>

《物理学报》2000年03期
物理学报

耦合量子点的反常极化

1 引言近年来,飞秒技术(femtosecondtechnology)的发展使实验测量的时间分辨率实现了历史性的飞跃[1,2].与此同时,在时间标度观念上,寿命为纳秒量级的分子激发态由“瞬态”重新定位为“准稳态”.在了解激发态超快过程的实验技术基础具备后,许多基态不存在的新奇物理现象相继被发现,并逐渐构成一门新的前沿学科———光致现象(photoinducedphenomenon).最近,孙鑫及其合作者在高分子电致发光的研究中提出了“光致极化反转”的概念[3].这一新的光致现象涉及分子的“逆电性”(极化率αb.(3)该势形成对称的双方势阱,其间的耦合强度由隔离势垒的高度V0和相对宽度a/b决定.由(3)式可以决定X方向的本征波函数及能级.电子处于给定能态ψi时,X方向的极化率由αi=∑j≠i2〈j|ex|i〉2/(Ej-Ei)(4)决定.3 结果在数值计算中,能级和极化率分别以参数E0和α0为单位,其中E0=π22/2m(2b...  (本文共4页) 阅读全文>>

《华侨大学学报(自然科学版)》2001年02期
华侨大学学报(自然科学版)

硅量子点的介电受限特性

近年来 ,人们对半导体量子点中受限激子的量子受限效应进行广泛的研究〔1~ 5〕.在低维结构中 ,除量子受限外 ,还存在介电受限效应 .量子点介电受限包含量子点的介电常量与基体的介电常量不同引起的表面极化效应 ,以及由于量子点的介电常量随其尺寸变化引起的量子点介电常量的尺度效应 .表面极化效应 ,可使受限激子的基态能蓝移 (ε1 /ε2 1 ,ε1 和 ε2 分别为量子点和基体的介电常数 )和红移 (ε1 /ε2 KBT,(9)式中 KB为 Boltzmann常数 ,T为室温 .又 K1 ,0 =3.1 42 ,K1 ,1 =4.493,于是E1 ,0 ,1 =Eg - mre4/ 8n2 h2 ε2rε20 + h2 (3.1 42 ) 2 / 2 Ma2 ,(1 0 )E1 ,1 ,1 =Eg - mre4/ 8n2 h2ε2rε20 + h2 (4.493) 2 / 2 Ma2 . (1 1 )2 实验结果与讨论实验采用...  (本文共4页) 阅读全文>>

《大学物理》2009年09期
大学物理

量子点系统的热力学稳定性及其单粒子分布函数的性质:非零温时的情况

过去20年间,在纳米尺度的人造材料的受控制备方面有了令人瞩目的进展.这些纳米颗粒系统在文献中被称为量子点系统.它们中的电子能级是离散的,因此也经常被称为“人造原子”.量子点具有新奇的磁性、热力学和光学性质.特别是,这些系统中的量子输运引起了很多物理学家的兴趣[1].在纳米粒子系统中,量子输运的重要特征是参与输运的载流子波的相位是保持相干的.它导致了可观测的反常电导.例如,实验显示,在低温下,当栅极电压调节到适当的数值时,与导线弱耦合在一起的量子点系统在库仑阻塞区的零偏压电导增强.这一现象可以归结于近藤效应,即导线上的电子和量子点上的在位电子形成自旋单重态,它引起了观测到的共振隧穿现象.一个典型的量子点系统的构形如图1所示.它由两条导线和一个直径大约为几个纳米(1nm=10)量子点组成,彼此之间通过隧穿结连接.在实际系统中,量子点既可以是一个金属点,也可以是由场效应导致的半导体器件中的导电区域,或是一个导电分子.这样一个导电点的最...  (本文共4页) 阅读全文>>