ZnO纳米材料及掺杂ZnO材料的最新研究进展

作为一种新型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,ZnO具有优良的光学和电学性能。目前国际上除纳米线外,ZnO纳米带、纳米棒、纳米阵列、纳米弹簧、纳米环已合成出来,并有广泛的应用前景。在ZnO中掺入Mg、Co等元素可以实现带隙调节,有望开发出紫外、绿光、特别是蓝光等多种发光器件。稀磁半导体材料更是当今研究的热点。结合国内外的研究现状,分别介绍了有关ZnO纳米新材料、掺杂非磁性元素和磁性元素的ZnO材料的最新研究进展。

量子点中Stark效应及微观电极化率的理论研究

以半导体材料InSb为研究对象,利用有效质量近似方法,分别研究了在强弱电场下含有两个电子的量子点中的能级移动。首先,利用微扰法计算了库仑相互作用所引起的能量变化ΔE,计算由于弱电场而引起的Stark能级移动ΔE1,并研究了ΔE1与特征长度L的关系;其次,在强电场作用下,用解薛定谔方程的方法求出了能量变化ΔE2并将其与弱电场下的情况进行对比;最后,在此基础上利用非线性光学知识研究了强电场作用下微观电极化率χ是随着L的增加而增大的。

量子点异质结中类氢杂质电子束缚能级的计算

采用球壳结构和渐变有限深谐振子势阱模型,利用镜像电荷的方法分析了不同介电常数下,界面效应对半导体量子点异质结中类氢杂质电子束缚能级的扰动情况。通过计算考虑到杂质对电子的束缚作用前后的电子的基态能,可以看出对于处在弱受限情况下的量子点,异质结厚度在小于10 nm时,界面效应对类氢杂质电子束缚能级的影响明显.当异质结壳层厚度增大的时候,界面效应的影响将逐渐减弱,受扰动的基态能也逐渐减小,最后不同Airy函数零点值所对应的基态能趋向于某一固定值,此时界面效应可以忽略.

界面效应对弱受限球形量子点异质结内电子能级的影响

采用球壳结构和渐变有限深谐振子势阱模型,分析了界面效应对弱受限半导体量子点异质结的束缚态电子基态能级的扰动情况。计算表明,对于处于弱受限的量子点,异质结厚度在30 nm内界面效应明显。当异质结壳层厚度进而增大的时候界面效应的影响将逐渐减弱,受扰动的基态能级间隔逐渐减小,到最后各基态能简并为某一固定值。

空间周期磁场中单电子量子点的能谱和磁化强度

研究了在空间周期磁场下,单电子量子点中电子的能谱和基态磁化强度,并对它们随周期磁场的各个参数(B、β、φ)的变化作了分析.在计算中使用GaAs量子点模型,同时把二维各向同性谐振子的本征态作为基矢.计算发现,β对量子点的影响最大,β较小时,能谱和基态磁化强度与均匀磁场中的结果相似,反之则差别很大.在随β变化的能谱图中,大B较之小B表现出更丰富的谱线信息.当β足够大时,周期磁场对量子点的影响几乎为零.在计算中β越大,则所需的基的最少个数越多,否则计算结果不准确.

ZnO薄膜的激子能量和束缚能的计算

采用有效质量近似,将耦合在一起的6×6价带本征方程分开来考虑,取激子试探波函数为z方向和x-y平面分离的形式,用变分法计算了ZnO薄膜重空穴带激子基态能、第一激发态能、束缚能和激子的半径随薄膜厚度的变化关系,并讨论了电子波函数的量子隧穿效应对厚度d<2.0nm薄膜的能量修正.