晶體薄膜中的電子結構研究.pdf

1、自從提出激子的概念以來，對半導體中激子的理論與實驗研究已經(jīng)大約有40多年的歷史，從實驗角度看，研究半導體中激子的實驗裝置比較簡單，主要采用光學方法。實驗過程中樣品溫度較高，導致實驗成本較低。理論研究方面，由于固體中電子和空穴有效質量的各向異性，使之理論上對激子多體相互作用的處理非常復雜，甚至相當多的理論結果還是定性的結論。從時間上還分為兩個階段，上世紀80年代以前，主要是研究塊狀晶體中激子的性質。 而80年代以后，人們發(fā)現(xiàn)半導體

2、低維材料具有更奇特的性質，G.Bastard的一篇文章將激子的研究也引入了低維半導體的領域。隨后，一系列關于激子在低維尺度下的研究也隨之展開，人們研究在各種不同情況下的激子的能級，如量子點、量子線、量子阱等等并發(fā)展了很多方法，直到現(xiàn)在，低維系統(tǒng)中的激子仍然是一個備受關注的領域。本文分三個部分，第一部分是本文的主要內容，包括1、2、3節(jié)，建立了一般意義下的激子所滿足的方程，并研究薄膜中在不同厚度具有簡立方晶體中激子的能譜，隨后，又討論了兩

3、種不同的微擾對能級所產(chǎn)生的影響，值得注意的是本文是理論研究，計算所采用的參數(shù)是隨意選取的，并沒有特殊的材料具有這種特征；第二部分為第4節(jié)，討論了一種具體材料ZnO中的激子基態(tài)能和第一激發(fā)態(tài)能，由于ZnO并不是一種具有簡單立方對稱性的晶體，而是纖鋅礦結構，其能量色散關系不像第一部分那樣直觀寫出，采用了比較簡單的有效質量變分法來討論激子基態(tài)能量和第一激發(fā)態(tài)能量，此方法的不足之處是只能討論能量較低的幾個態(tài)，隨著能量的增加，這種方法所帶來的誤差