Поведение квантово-размерных наноструктур в электрическом и магнитном полях

• Автор: Капуткина, Наталия Ефимовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 227 с. : ил.

Содержание

Введение.

1. Отдельные (индивидуальные) квантовые точки и квантовые ямы.

1.1. Энергетические спектры и квантовая "кристаллизация" электронных 18 кластеров в магнитном поле.

1.2 Прямые экситоны в квантовых точках и в квантовых ямах в

магнитном поле.

2. Связанные квантовые точки и квантовые ямы.

2.1.«Молекулы» из квантовых точек - «горизонтальные» и

«вертикальные»

2.1.1. Электронный спектр.

2.1.2. Спиновая перестройка.
2.2. Непрямые экситоны в связанных квантовых ямах.
2.2.1. Энергетические спектры пространственно-разделенных экситонов в
связанных квантовых ямах в магнитном поле
2.2.2 Пространственно-разделенные трехмерные экситоны в поперечном 115 магнитном поле
2.2.3.Ионизация.
2.3. Непрямые экситоны в связанных квантовых точках.
3. Отдельные и связанные квантовые ямы и квантовые точки в
микрорезонаторе.
3.1. Отдельные и связанные квантовые ямы в микрорезонаторе.
3.2. Отдельные и связанные квантовые точки в микрорезонаторе.
4. Апериодические последовательности квантовых точек.
4.1. Одномерные цепочки квантовых точек

4.2. Квазипериодические последовательности квантовых точек во внешних электрических и магнитных полях.
5. Взаимодействие электромагнитного поля с материалами, содержащими наноструктуры различного размера.
5.1. Резонансное взаимодействие электромагнитного излучения с собственными колебаниями наночастиц.
5.2. Изменение формы импульса электромагнитного излучения при отражении от поверхности материала, содержащего наноструктуры различного размера.
Выводы.
Список литературы.

Введение
Начиная с 90-х годов 20-го века резко возрос интерес к квантовым системам пониженной размерности: квазидвумерным системам - квантовым ямам (quantum wells), квазиодномерным системам - квантовым проволокам (quantum wires) и квазинульмерным системам - квантовым точкам (quantum dots). В связи с развитием нанотехнологии возрастает потребность более детального
теоретического и экспериментального изучения наносисгем, предсказания их свойств и возможности управления свойствами посредством внешних полей. Для наноэлектроники и оптоэлектроники важны три основные типа наноструктур: квантовые ямы, квантовые проволоки и квантовые точки. Развитие
наноэлектроники привело к тому, что на смену элементам приборов, для которых применимо классическое описание объектов и процессов, приходит уже
элементная база наноэлектроники, для которой существенно применение
последовательного квантовомеханического подхода. Квантово-размерные наноструктуры важны не только как элементная база наноэлектроники, но и как основа информационных систем нового поколения, они могут применяться для создания магниточувствительных детекторов, на их основе в оптоэлектронике создаются сверхмалые лазерные источники с низким порогом по току. Поэтому решение задач о системах пониженной размерности актуально. Все теоретические задачи, рассматриваемые в этой области, интересны как модельные задачи для разных физических объектов и процессов. Квантовые точки - это аналоги искусственных гигантских атомов, а системы квантовых точек могут рассматриваться как своего рода искусственные гигантские молекулы с контролируемо изменяемыми параметрами.
В настоящей работе использован микроскопический подход и решены следующие задачи: рассчитаны отдельные квантовые точки и системы квантовых точек - "горизонтальные" и "вертикальные" "молекулы", рассчитаны

параболического удерживающего потенциала метод ИК-спектроскопии позволяет наблюдать лишь возбуждения, связанные с центром масс. Тем не менее, возбуждения, соответствующие относительному движению электронов, могут наблюдаться, например, при электронных переходах из валентной зоны в зону проводимости.
Разложение по базису функций гармонического осциллятора
В области значений а и В, в которой электроны сильно скоррелированы, их волновые функции должны быть близки не к одночастичным волновым функциям (43) (как в противоположном случае слабой корреляции), а к функциям гармонического осциллятора, локализованных в центрах классической кристаллизации электронов [52]. Поэтому разумно решать уравнение (42) также и путем разложения решений по базису функций гармонического осциллятора
/1« = (ят/2'/4 /(2" п^))П ехр(- ^Дх2!2]н„ ({ат/2)ш х] (54)
где х = г~гй , г0 - среднее расстояние между электронами, ат = /В2 + 2/г* + 6т21г0*.
Тогда

Результаты, полученные диагонализацией на базисе функций гармонического осциллятора, различаются для промежуточных значений параметров лишь на доли процента от результатов, полученных путем численной диагонализации гамильтониана на базисе одночастичных функций, что свидетельствует о хорошей точности вычислений [75,76].
Квантовые точки с трехмерным удерживающим потенциалом.
Рассмотрим изолированную квантовую точку с трехмерным латеральным