有限元法分析透镜形自组织生长量子点的弹性应变场分布

利用有限元法对应变自组织生长量子点的应力应变分布进行了系统分析．给出了抽象的孤立量子点系统模型，采用有限元分析方法，利用二维和三维模型对透镜形的量子点内部及周围材料的应力应变进行了计算，计算结果可以直接应用于量子点应变场对导带和价带限制势以及载流子有效质量的影响，从而用于精确计算量子点的电子结构．     

有限元法分析透镜形自组织生长量子点的弹性应变场分布

利用有限元法对应变自组织生长量子点的应力应变分布进行了系统分析.给出了抽象的孤立量子点系统模型,采用有限元分析方法,利用二维和三维模型对透镜形的量子点内部及周围材料的应力应变进行了计算,计算结果可以直接应用于量子点应变场对导带和价带限制势以及载流子有效质量的影响,从而用于精确计算量子点的电子结构.     

应变自组织量子点的几何形态对应变场分布的影响

采用自组织生长应变量子点的二维轴对称模型,系统分析了量子点内部及周围材料的应变分布.分别对透镜形、圆柱形、圆锥形和金字塔形量子点的应变分布进行了比较.结果表明主应变和切应变的分布受几何形状影响比较明显,静水应变几乎不受几何形状改变的影响,无论是在中心轴路径还是量子点周边路径静水应变基本一致,中心轴路径无切向应变分量,切向应变分量主要集中在量子点的边界,但在量子点几何边界的中心无切向应变,切向应变的极值分布在几何边界的拐点处.     

应变自组织量子点的几何形态对应变场分布的影响

采用自组织生长应变量子点的二维轴对称模型,系统分析了量子点内部及周围材料的应变分布.分别对透镜形、圆柱形、圆锥形和金字塔形量子点的应变分布进行了比较.结果表明主应变和切应变的分布受几何形状影响比较明显,静水应变几乎不受几何形状改变的影响,无论是在中心轴路径还是量子点周边路径静水应变基本一致,中心轴路径无切向应变分量,切向应变分量主要集中在量子点的边界,但在量子点几何边界的中心无切向应变,切向应变的极值分布在几何边界的拐点处.     

不同形状InN/GaN量子点应变场的有限元分析

量子点中的应变场分布对量子点的力学稳定性、压电性能以及光电性能有着重要的影响。基于有限元方法,并考虑了InN/GaN材料的六方纤锌矿结构特性,分别对透镜形、平顶六角金字塔形和六角金字塔形量子点的应变分布进行了比较,结果表明应变主要集中在浸润层和量子点内,在讨论量子点中电子能级时必须考虑浸润层的影响。量子点内的应变分布及静水应变和双轴应变受几何形状的影响明显。此外还计算了三种形状量子点的总能量,六角金字塔形量子点总能量最小,而透镜形量子点总能量最大,因此六角金字塔形是最稳定的结构,而透镜形是最不稳定的结构。     

GaN/AlN自组织平顶金字塔量子点的应变场分布

利用有限元法,研究了GaN/AlN自组织量子点材料的应变场分布。量子点模型采用了实验观察到的六角平顶金字塔形状,材料的弹性常数考虑了晶体材料的Wurtzite结构特性。在晶格失配处理上,采用了三维各项异性伪热膨胀模型。将基于有限元法的计算结果与简化的基于格林函数理论的解析计算结果进行了比较,验证了模型和计算结论的正确性。最后,讨论了各向异性效应对层间量子点垂直对准的影响,指出量子点材料的各向异性效应可以忽略。本文采用的模型没有采用类似解析计算的假设条件,因此在计算精度和可靠性上,要优于格林函数法。     

剩余应变对半导体量子点边带能影响的数值分析

 从弹性力学的理论出发,导出了应变对量子点各边带能级影响改变量的表达式,以有限元法计算了量子点的应变;结合应变能改变量表达式给出了应变作用下各边带能改变量的变化曲线,指出应变使量子点导带级平行移动,且移动的数值只与材料的性质有关;应变作用下重空穴带和轻空穴带发生分裂,分裂的大小与材料的性质和量子点的形状都有关.     

GaN／AlN组织平顶金字塔量子点的应变场分布

利用有限元法，研究了GaN／AlN自组织量子点材料的应变场分布。量子点模型采用了实验观察到的六角平顶金字塔形状，材料的弹性常数考虑了晶体材料的Wurtzite结构特性。在晶格失配处理上，采用了三维各项异性伪热膨胀模型。将基于有限元法的计算结果与简化的基于格林函数理论的解析计算结果进行了比较，验证了模型和计算结论的正确性。最后，讨论了各向异性效应对层间量子点垂直对准的影响，指出量子点材料的各向异性效应可以忽略。本文采用的模型没有采用类似解析计算的假设条件，因此在计算精度和可靠性上，要优于格林函数法。     

应变自组装InAs／GaAs量子点材料与器件光学性质研究

采用MBE技术生长应变自组装InAs／GaAs量子点微结构材料，以这种纳米尺度微结构材料作有源层制备出激光二极管，研究了材料的光致发光和器件电致发光的特性，条宽为100μm、腔长为1.6mm，腔面未经镀膜的量子点激光二极管，室温下最大光功率输出为2．74W。     

自组织生长InAs／GaAs量子点的退火效应

通过研究ＧａＡｓ衬底上不同厚度ＩｎＡｓ层光致发光的退火效应，发现它和应变量子阱结构退火效应相类似，ＩｎＡｓ量子点中的应变使退火引起的互扩散加强，量子点发光峰蓝移．量子点中或其附近一旦形成位错，其中的应变得到释放，互扩散现象就不明显了，退火倾向于产生更多的位错，量子点的发光峰位置不变，但强度减弱．     

磁场调制下的双电子量子点qubit

研究了磁场中二维有限深抛物形量子点中双电子在总自旋分别为 S=0或 S=1时的电子态 ,在有效质量近似下 ,利用精确的对角化方法计算了系统的能级结构 .发现系统的基态总自旋 S可以通过改变磁场的大小进行调制 ,由此可以设计利用 S=0和 S=1两个自旋态组成一个量子比特     

球壳量子点中电子能态及其量子比特的性质

通过求解球壳量子点的能量本征方程,得到电子能态,并以两能态叠加构造一个量子比特。对InAs材料的数值计算表明:当电子受限增强时,能量本征值增大。量子比特内电子的概率密度分布与电子的空间坐标和时间有关,在球壳的中心球面上电子出现的概率最大,在球壳边界面出现的概率为零,且各个空间点的概率密度随方位角周期性变化和随时间做周期性振荡,振荡周期随着外径(或内径)的增大而增大。     

电场对抛物量子点中电子基态跃迁速率的影响

在外电场的作用下,同时抛物量子点中电子-声子强耦合的条件下,由于电子-声子的相互作用和外界温度的影响,使电子在基态吸收一个声子的能量跃迁到激发态。采用Pekar变分方法,讨论电子的基态能量、外电场、量子点的受限长度、电子-声子耦合强度和外界温度对电子跃迁速率的影响。结果表明,外界温度对电子跃迁速率的影响起主导作用,在确定的温度下,电子的基态能量越大跃迁速率越小。同时,电子跃迁速率随着电子-声子耦合强度的增加而变大,随着外电场、量子点的受限长度的增大,电子跃迁速率先减小后变大。     

半导体量子点中强耦合磁极化子的性质

采用线形组合算符和么正变换研究了磁场对半导体量子点中强耦合磁极化子基态的影响.结果表明,磁极化子束缚能、磁极化子振动频率随有效束缚强度增大而减小,随电子-体纵光学声子耦合强度增大而增大,随磁场强度增大而增大,即均由于半导体量子点的受限和磁场的增大而使量子点的极化加强,因此半导体量子点的极化是不容忽略的