晶格热振动对准二维强耦合极化子

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1、第=’卷第<期#%%=年<月物理学报Z*81=’，>*1<，WRJERBKRQ，#%%=!%%%A$#<%4#%%=4=（’%<）4’#(=A%<57)50POW375W3>375’#%%=7MCF10M[X1W*L1"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""晶格热振动对准二维强耦合极化子有效质量的影响!!）"#）$）额尔敦朝鲁李树深肖景林!（）河北科技师范学院数理系，秦皇岛%&&%%’）#（）中国科学院半导体研究所，半导体超晶格国家重点实验室，北京!%%

2、%($）$（）内蒙古民族大学物理与机电学院，通辽%#(%’$）（#%%’年!%月!$日收到；#%%’年!!月##日收到修改稿）采用)*+,-.改变的线性组合算符法和改进的//0变分法，研究了晶格热振动对无限势垒量子阱中电子与界面光学声子强耦合、与体纵光学声子弱耦合系统的影响，推导出作为阱宽和温度函数的极化子有效质量的表达式1尤其得到了量子阱中极化子的振动频率及其随阱宽和温度变化的规律1对2345678423量子阱进行了数值计算，结果表明，极化子的振动频率和有效质量随阱宽的增加而减小、随温度的升高而减小，但不同支声子与电子相互作用对极化子的

3、振动频率和有效质量的贡献以及它们随阱宽和温度的变化情况大不相同1关键词：量子阱，强耦合极化子，振动频率，有效质量，温度依赖性!"##：&$#%2，9!$(（8*F6CE,-CF.8*JECL.8，/U）声子模外，还存在四支界面!N引言光学（CFERQV.LR*JECL.8，3U）声子模，这些模的本征矢和电子A声子耦合函数被局域在量子阱的界面附近，［!#］#%世纪(%年代报道了一些关于无限或半无限并且对极化子的性质产生影响1W.QB.等人研究晶体中极化子有效质量的温度依赖性的新的研究工过无限势垒量子阱中体纵光学声子对电子结合能及［!$］作，

4、在这些理论研究中，由于采用不同的电子A声子有效质量的影响，7*B.X等人计算过与体纵光学相互作用机理和不同的理论近似，提供了两种完全声子相互作用的电子结合能及有效质量，P.C等［!］［!’］相反的结论1O*+*E.用P.QEQRR近似得出极化子的人对三种不同势阱研究了量子阱中极化子的能［#］［!=］有效质量随温度的升高而减小，S,EE*F利用:,Q.QC量及有效质量1YMRF6等人采用//0变分法研究变分法导出了相反的结果1后来，有不少的理论工了有限深量子阱中极化子的能量和有效质量1WMC［$—=］［!&］作也得到了与O*+*E.相同的结

5、果，而另一些工等人采用二阶微扰论和//0变分法研究了非对［&—(］作则得到了极化子的有效质量随温度的升高而称半导体量子阱中极化子的能量和有效质量1然而增加的结论1对不同的物质，实验结果也表明了相多数工作仅限于讨论零温极限和电子A声子弱中耦［<］反的变化趋势1合情形1它们对!A"族化合物材料无疑是正确的1近年来，随着材料生长技术的发展，处于量子随着分子束外延等高新技术的发展，近年来，阱和超晶格异质结等微结构中的局域电子问题备受#A$族化合物材料已被广泛注意1一般而言，这些各国物理学家所关注，声子对局域电子的影响也引材料中的电子A声子耦合常数

6、比!A"族化合物材料［!%］［!!］起人们日益重视1T*QQC等人和/C.F6等人分别中的电子A声子耦合常数大一个数量级，对于%A&各自独立的导出了量子阱中晶格振动的光学极化模族的极性晶体，其电子A声子之间的耦合更强，以至以及电子与光学声子相互作用的哈密顿量1他们发弱中耦合理论不再适用1随着技术的进步，这些新现，在量子阱结构中，除了众所周知的束缚体纵光学材料在光电子器件等方面有潜在的应用价值，越来!国家自然科学基金（批准号：!%!9’%9&），国家重点基础研究专项经费（批准号：:#%%!7;$%<=%%），内蒙古自然科学基金（批准号：#%

7、%#%(%#%!!%）和内蒙古高校重大科研项目基金（批准号：>?%#%9’）资助的课题1"@AB.C8：DBE8FGEHIJ,K8CL1MM1FB1LF1K&)#物理学报(K卷越引起人们的兴趣!对于体极化子，弱中耦合理论适用于电子"体纵光学声子耦合常数小于#的情［$%］形，而对于表面或界面极化子这种限制约为［$)］&’(，所以当电子与表面或界面光学声子的耦合常数大于&’(时，就必须采用强耦合理论!［$5］&*世纪%*年代，+,-./01234曾提出一种关于强耦合极化子的线性组合算符法，将强耦合极化子描述为一个在抛物势阱中谐振的准粒子，其振

8、动频率作为变分参数由极值条件确定!这种方法对强耦［&*，&$］合问题的处理与其他人的结果一致，而且具有图$量子阱的几何形状简单直观的优点!678,9:及其合作者为强耦合极化子理论的发展作了大量