耦合量子点、超晶格光电特性及调控研究

  本论文研究了耦合量子点体系的光电性质与操控以及超晶格中电流的自振荡行为,内容包括条件光子辅助输运,双光子辅助输运的耦合,光子激发与隧穿输运的关联,超晶格中电流的自振荡动力学。主要内容分为两部分,第一部分为量子点体系中几种不同动力学研究,包括了本论文的第二,三,四章。第二部分为超晶格中电流的自振荡研究,为论文的第五章。 首先,基于一个真实的三量子点模型,构造了一个条件光子辅助输运系统。该系统通过对一个量子点中电子的光学激发去控制另一对量子点间的光学辅助输运电流。系统的条件动力学行为由输运电流的峰与谷很好地表现出来。这些输运电流的峰与谷反映出双电子的相干激发和捕获。这个结果提供了一条可行的双电子光学操控方案并可由输运电流谱信号进行检测。 接着,对两个耦合的光子辅助输运之间的相互作用进行了理论研究。由四个量子点组成的两条光子辅助输运通道,通过量子点间的隧穿耦合起来。四个量子点的能级及量子点间的隧穿进行了精心设计,并由此计算了各个输运电流和驱动场及隧穿耦合强度的关系。两个光子辅助输运电流之间的相互作用通过耦合隧穿电流很好地表现出来。结果表明这种耦合的电流输运具有类似于经典电桥的电流特征。这种特性可用于微电路和纳米光电子元器件的设计与制造。 然后,研究了由两个量子点组成的光学量子点组同另外两个量子点组成的隧穿量子点组通过静电耦合成一个关联系统的动力学行为。静电耦合将作拉比振荡的电子与作隧穿的电子关联起来。这种关联可以通过隧穿电流谱显示出来。数值计算结果表明,当ΩR=Tc时,两电子的关联达到最强,并且两电子同时完成它们的动力学过程。这样就使得只须用一个光学信号,就可以达到同时操控两电子的目标。这种结果对于设计双量子比特门很有借鉴意义。 最后,研究了超晶格中顺序隧穿电流的自振荡行为。利用一个双洛仑兹型的电子漂移速度模型和全电流微分方程,数值求解了超晶格中的顺序隧穿电流谱,得出自振荡电流同相关参数的关系,作出了自振荡电流的频率谱与辐射谱,说明了提高频率谱与功率谱的办法。重要的是,本文得出的自振荡电流的频率位于亚太赫兹范围,这对设计一些用于甚高频辐射的元器件有很深远的意义。

【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O471.1
【目录】：

【共引文献】

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5 管秋梅;;CdSe@CdTe核壳II型量子点掺杂的薄膜太阳能电池[J];电子元件与材料;2014年10期

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