量子阱中電子氣集體動力學(xué)的研究.pdf

1、近年來，隨著納米科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，低維量子體系在激光器、光電器件及量子計算機(jī)等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。人們對低維量子體系（量子阱、量子線、量子點）中粒子集體動力學(xué)的研究也產(chǎn)生了濃厚的興趣。但到目前為止，對量子阱中電子氣的集體動力學(xué)的研究只局限于簡諧勢阱中不考慮交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)的情況。因此，本論文主要研究了非簡諧量子阱中考慮交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)的電子氣的集體動力學(xué)特性。論文的研究成果對深層次的理解量子阱中電子氣的動力學(xué)特性具有一定的指導(dǎo)意義。本論文的

2、主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　首先，對低維量子體系的概念、量子阱的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用、量子阱中電子氣的交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)和量子效應(yīng)做了一些簡單的介紹。
　　其次，分兩章細(xì)致闡述了量子阱中電子氣的集體動力學(xué)特性。第二章通過建立流體動力學(xué)模型，結(jié)合變分原理，采用解析和數(shù)值相結(jié)合的方法，研究了非簡諧量子阱中考慮交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)的電子氣的集體動力學(xué)特性，得到了偶極模和呼吸模兩個激發(fā)模的解析表達(dá)式，討論了交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)引起的體系的頻移現(xiàn)象以及由兩模的非線

3、性效應(yīng)引起的電子氣集體激發(fā)的周期性塌縮與恢復(fù)現(xiàn)象。結(jié)果表明，勢阱的非簡諧性和體系的交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)相互耦合，頻移和集體激發(fā)的周期性塌縮與恢復(fù)現(xiàn)象強剽的依賴于勢阱的非簡諧性、體系的粒子數(shù)、量子效應(yīng)以及交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)。因此得出，可以通過改變非簡諧因子、體系的粒子數(shù)、量子效應(yīng)以及交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)來改變非簡諧量子阱中電子氣的集體動力學(xué)特性。第三章在電子氣的流體模型的基礎(chǔ)上，分析討論了周期量子阱中考慮交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)的電子氣的能帶結(jié)構(gòu)和電流密度。結(jié)果表明，體系

4、中的交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)對周期量子阱中電子氣的能帶結(jié)構(gòu)和電流密度有很大影響：當(dāng)考慮體系中的交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)時，平均粒子數(shù)密度存在一臨界值，只有當(dāng)平均粒子數(shù)密度小于這一臨界值時，在激發(fā)態(tài)能帶的第一布里淵區(qū)邊界處能級才會出現(xiàn)燕尾結(jié)構(gòu)。同時，在第一布里淵區(qū)邊界處基態(tài)和激發(fā)態(tài)的帶隙都隨著平均粒子數(shù)密度的增大而增大。而且，從體系的電流密度曲線可以看出，考慮體系的交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)后，電子氣在周期量子阱中出現(xiàn)了隧穿現(xiàn)象，體系的能帶結(jié)構(gòu)和電流密度密切相關(guān)。