晶體薄膜中的電子結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、自從提出激子的概念以來，對(duì)半導(dǎo)體中激子的理論與實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)大約有40多年的歷史，從實(shí)驗(yàn)角度看，研究半導(dǎo)體中激子的實(shí)驗(yàn)裝置比較簡單，主要采用光學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)過程中樣品溫度較高，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本較低。理論研究方面，由于固體中電子和空穴有效質(zhì)量的各向異性，使之理論上對(duì)激子多體相互作用的處理非常復(fù)雜，甚至相當(dāng)多的理論結(jié)果還是定性的結(jié)論。從時(shí)間上還分為兩個(gè)階段，上世紀(jì)80年代以前，主要是研究塊狀晶體中激子的性質(zhì)。 而80年代以后，人們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體

2、低維材料具有更奇特的性質(zhì)，G.Bastard的一篇文章將激子的研究也引入了低維半導(dǎo)體的領(lǐng)域。隨后，一系列關(guān)于激子在低維尺度下的研究也隨之展開，人們研究在各種不同情況下的激子的能級(jí)，如量子點(diǎn)、量子線、量子阱等等并發(fā)展了很多方法，直到現(xiàn)在，低維系統(tǒng)中的激子仍然是一個(gè)備受關(guān)注的領(lǐng)域。本文分三個(gè)部分，第一部分是本文的主要內(nèi)容，包括1、2、3節(jié)，建立了一般意義下的激子所滿足的方程，并研究薄膜中在不同厚度具有簡立方晶體中激子的能譜，隨后，又討論了兩

3、種不同的微擾對(duì)能級(jí)所產(chǎn)生的影響，值得注意的是本文是理論研究，計(jì)算所采用的參數(shù)是隨意選取的，并沒有特殊的材料具有這種特征；第二部分為第4節(jié)，討論了一種具體材料ZnO中的激子基態(tài)能和第一激發(fā)態(tài)能，由于ZnO并不是一種具有簡單立方對(duì)稱性的晶體，而是纖鋅礦結(jié)構(gòu)，其能量色散關(guān)系不像第一部分那樣直觀寫出，采用了比較簡單的有效質(zhì)量變分法來討論激子基態(tài)能量和第一激發(fā)態(tài)能量，此方法的不足之處是只能討論能量較低的幾個(gè)態(tài)，隨著能量的增加，這種方法所帶來的誤差