1、自從20世紀(jì)后半葉以來，在電子信息技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)下，半導(dǎo)體制備技術(shù)也在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，制備的極限尺寸從最初的微米量級(jí)逐漸發(fā)展到現(xiàn)今的納米尺度。在這種技術(shù)背景下，人們開始關(guān)心納米尺度下材料的性質(zhì)及其應(yīng)用。
　　 量子點(diǎn)，作為一種納米材料，由于其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)以及類似原子的光學(xué)特性，使得它已經(jīng)在醫(yī)學(xué)、光電子學(xué)器件、量子計(jì)算機(jī)、信息存儲(chǔ)等方面顯露出了巨大的應(yīng)用潛能。
　　 繼量子點(diǎn)之后，另外一種新型的納米結(jié)構(gòu)-量子環(huán)在實(shí)驗(yàn)

2、中制備了出來。
　　 量子環(huán)展現(xiàn)出了更加獨(dú)特的物理性質(zhì)，其中很多是量子點(diǎn)所不具備的，比如：Aharonov-Bohm效應(yīng)，激子復(fù)合子熒光譜的溫度效應(yīng)等。這些不同于量子點(diǎn)的效應(yīng)，主要是由于量子環(huán)特有的非簡單聯(lián)通的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所決定的。
　　 在本篇論文里我將介紹我們?cè)诹孔狱c(diǎn)與量子環(huán)的電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)方面所做的理論計(jì)算研究。本篇論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：
　　 1.外加單軸應(yīng)力對(duì)量子點(diǎn)單激子光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)劈裂的調(diào)節(jié)。<

3、br>　　 我們研究了在量子點(diǎn)上施加單軸應(yīng)力對(duì)量子點(diǎn)中單激子發(fā)光精細(xì)結(jié)構(gòu)劈裂(FSS)的影響，發(fā)現(xiàn)xy平面內(nèi)的單軸應(yīng)力可以把FSS顯著減小。但有趣的是，我們發(fā)現(xiàn)只有純量子點(diǎn)中FSS可以減小到01eV，而在合金量子點(diǎn)中，F(xiàn)SS的減小存在一個(gè)下限，對(duì)于合金量子點(diǎn)這個(gè)下限是普遍存在的，不同尺寸、形狀或者成分的合金量子點(diǎn)，這個(gè)下限的大小會(huì)有所不同，但大部分的下限都處在11eV之上，使得雙激子發(fā)光的量子糾纏無法實(shí)現(xiàn)。鑒于此，我們通過構(gòu)建簡單模型

4、，解析地分析了外加應(yīng)力下，量子點(diǎn)FSS下降時(shí)下限產(chǎn)生的機(jī)理，同時(shí)提出了如何更優(yōu)的選擇量子點(diǎn)以產(chǎn)生糾纏光子對(duì)。
　　 2.量子環(huán)的單粒子能級(jí)結(jié)構(gòu)以及單激子發(fā)光獨(dú)特的各向異性。
　　 我們對(duì)量子環(huán)這種有著特殊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的納米體系進(jìn)行了研究，我們的結(jié)果顯示量子環(huán)有著與量子點(diǎn)很不一樣的能級(jí)結(jié)構(gòu)和應(yīng)變分布特性。更獨(dú)特的是，量子環(huán)中單激子的發(fā)光具有很強(qiáng)的各向異性：在量子點(diǎn)中，單激子的發(fā)光在[110]和[1110]偏振方向的強(qiáng)度基本上相

5、等(定義λ=I[110]-I[11(1)0]/I[110]+I[1(1)10]，量子點(diǎn)中λ≈1)；但在量子環(huán)中，這兩個(gè)偏振方向的光強(qiáng)相差很大（λ＜1，有的量子環(huán)中甚至?xí)〉?.3），即表現(xiàn)出很強(qiáng)的各向異性。這種量子環(huán)所特有的光學(xué)性質(zhì)在納米材料的結(jié)構(gòu)探測以及光學(xué)器件設(shè)計(jì)方面，有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　 3.量子環(huán)中各種激子復(fù)合子獨(dú)特的光譜性質(zhì)。
　　 我們進(jìn)一步對(duì)量子環(huán)中激子復(fù)合子的熒光譜進(jìn)行了研究，同時(shí)考察了該光譜對(duì)環(huán)境溫

6、度的依賴性，我們發(fā)現(xiàn)，即使在很低的溫度，比如液氦溫區(qū)，正單充電激子(X1+)以及雙激子(XX)的熒光譜中也會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)或以上的峰；同時(shí)這些光譜還顯現(xiàn)出很強(qiáng)的溫度依賴效應(yīng)。這種效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)有助于我們理解實(shí)驗(yàn)中觀測到的納米體系中復(fù)雜的熒光光譜。
　　 4.量子點(diǎn)和量子環(huán)中的隱藏關(guān)聯(lián)能的獨(dú)特性質(zhì)。
　　 我們?cè)谘芯苛孔狱c(diǎn)與量子環(huán)光譜的過程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)非常有趣的規(guī)律，單激子(X)與雙激子XX的基態(tài)躍遷能量之和總是大于負(fù)單充電激子(X?

7、)與正單充電激子X+的基態(tài)躍遷能量之和：EX+EXX>EX++EX-。而我們通過解析推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，在Hatree-Fock近似下，上式兩邊是相等的。而Hatree-Fock近似下的能量值和能量精確值之間的差別就在于關(guān)聯(lián)能，于是我們定義一個(gè)新的物理量，“隱藏關(guān)聯(lián)能”(△)，用來度量納米體系中四種激子復(fù)合子的基態(tài)發(fā)光能量間的關(guān)系，這是一種可以在實(shí)驗(yàn)上通過光譜觀測得到的量。我們的計(jì)算顯示，隱藏關(guān)聯(lián)能在量子點(diǎn)和量子環(huán)體系中有著非常獨(dú)特的性質(zhì)：(1)