半導(dǎo)體量子點(diǎn)的光吸收譜.pdf

1、人們對(duì)半導(dǎo)體量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)已經(jīng)進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究和探索。一個(gè)量子點(diǎn)系統(tǒng)并不是孤立于環(huán)境而存在的。也就是說(shuō)，在考慮發(fā)生在量子點(diǎn)中的各種變化或者過(guò)程的同時(shí)，必須要考慮到環(huán)境的影響，本文的目的就是討論在量子點(diǎn)的光吸收過(guò)程中，環(huán)境（聲子熱庫(kù)）對(duì)吸收譜的影響。 目前的研究工作大多是采用數(shù)值方法模擬量子點(diǎn)的性質(zhì)，不夠直觀，而且適用性不強(qiáng)。數(shù)值方法在系統(tǒng)參量值很小的情況將難以模擬，在臨界點(diǎn)附近甚至可能失效。為此，我們采用基于幺正變換的微擾理論

2、來(lái)研究量子點(diǎn)的光吸收過(guò)程，以期得到量子點(diǎn)光吸收譜的解析表達(dá)結(jié)果。 對(duì)于半導(dǎo)體量子點(diǎn)系統(tǒng)，在發(fā)生光吸收的過(guò)程中，價(jià)帶的電子需要吸收光子的能量才能到達(dá)導(dǎo)帶，同時(shí)，電子在激發(fā)躍遷的過(guò)程中，又會(huì)受到影響。所以，這個(gè)系統(tǒng)可以用一個(gè)與聲子庫(kù)耦合的兩能級(jí)系統(tǒng)模型來(lái)描述。 本文采用格林函數(shù)微擾理論，以幺正變換為基礎(chǔ)，通過(guò)求解海森堡運(yùn)動(dòng)方程的方法研究了半導(dǎo)體量子點(diǎn)的光吸收性質(zhì)。首先，對(duì)所要研究的系統(tǒng)的哈密頓量 作幺正變換，將變換之后的哈密

3、頓量 可拆分成三部分：H_0′、H_1′和H_2′。作此變換后的好處是：可以使變換后的H_1′和H_2′足夠小,將H_2′視為微擾項(xiàng)。這樣就可以用微擾法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，而且微擾的近似程度比較好。其次，利用求解格林函數(shù)運(yùn)動(dòng)方程組得到平衡態(tài)關(guān)聯(lián)函數(shù)，后者與光吸收有很大的關(guān)系。最后，通過(guò)傅立葉變換推導(dǎo)出電導(dǎo)率的解析表達(dá)式，根據(jù)這個(gè)表達(dá)式我們對(duì)所描繪的光吸收譜進(jìn)行了分析，得到了如下的結(jié)論：我們的結(jié)果明確地顯示了光吸收譜的圖形以及不同情況下波峰的位置

4、。光吸收的峰值位置會(huì)隨著耦合強(qiáng)度的增加而向低光子頻率的方向偏移，而且峰值位置并不是直接對(duì)應(yīng)于量子點(diǎn)中的基態(tài)和最低激發(fā)態(tài)之間的能量差。 本文重點(diǎn)討論聲子庫(kù)耦合對(duì)半導(dǎo)體量子點(diǎn)光吸收的影響，結(jié)合聲子庫(kù)對(duì)量子點(diǎn)中電子能級(jí)結(jié)構(gòu)的重組作用，研究在低溫和弱耦合條件下半導(dǎo)體量子點(diǎn)的吸收譜變化規(guī)律。譜密度采用的是歐姆譜分布。 本文所研究的范圍是兩個(gè)最低能級(jí)之前的電子躍遷，忽略了激發(fā)態(tài)的躍遷對(duì)吸收譜的影響。在以后的研究中，在運(yùn)算能力允許的條