激子效应对半导体量子点拉曼散射的影响

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1、分类号：密级：学校代码：11078保密日期：学号：2111419003保密期限：广州大学硕士学位论文激子效应对半导体量子点拉曼散射的影响郭晓彤学科专业（领域）：凝聚态物理研究方向：微纳量子光学论文答辩日期：2018年6月3日指导教师（签名）：______________________答辩委员会主席（签名）：______________________答辩委员会委员（签名）：________________________________________________________________________________________CODEOFCLASSIFI

2、CATION:_______CODEOFSCHOOL:_11078___UDC:RANKOFSECRET:CODESTUDENT:2111419003DISSERTATIONOFACADEMICDEGREEOFGUANGZHOUUNIVERSITYExcitoniceffectonRamanscatteringinQuantumdotsGuoXiaotongSPECIALIZEDSUBJECT:CondensedMatterPhysicsDIRECTIONOFRESEARCH:OpticsOfLowDimensionalPhysicsrdDATEOFDEFENCINGDISS

3、ERTATION:3,June,2018SUPERVISOR(AUTOGRAPH):Cui-HongLiuCHAIRMANOFCOMMITTEEFORDEFENCE(AUTOGRAPH):AGENTSOFCOMMITTEEFORDEFENCE(AUTOGRAPH):摘要随着半导体制备技术的革新，半导体光电器件进入了一个量子化时代。以量子线、量子环、量子阱和量子点的低维半导体材料研制的光电子器件相继面世。与传统的体材料相比，低维系统对载流子（例如电子，空穴，激子等）的束缚能增强，量子系统中所特有的隧穿效应、局限效应等更加明显，低维半导体材料的物理和化学性质，都发生显著的变化，利

4、用这些人工可控的物理和化学性质，能设计出具有优异光电性能的半导体器件。因此，有必要对低维半导体材料的物理性质和光学性质以及影响这些性质的因素有一个深入的了解。在无损样品的情况下，人们通过拉曼散射光谱对待测材料的结构和物理性质进行高精度、快捷的测量。本文主要在有效质量近似的框架下，对量子点中激子作为中间态的拉曼散射进行理论研究。通过求解不同量子点系统中的定态薛定谔方程，得到系统势函数以及本征能量，理论推导出相应的拉曼散射微分散射截面，通过数值计算，分析量子点尺寸、抛物势频率、分子摩尔分数的改变对低维半导体中拉曼散射谱线的影响。第一章，引言。简述了本文的研究背景以及意义。介绍了低

5、维半导体的发展，氮化物异质结构的特点，低维半导体中激子作为中间态的拉曼散射过程。第二章，研究了抛物势lnxGa1−xN/GaN柱形量子点中电子参与的拉曼散射过程。利用量子力学中的微扰理论，选择相应的跃迁过程，推导出了微分散射截面的表达式以及选择定则。改变系统中氮化物的分子摩尔分数，抛物势频I率，入射光强度，对相应拉曼散射谱的变化进行深入的分析。第三章，研究了抛物势lnxGa1−xN/GaN柱形量子点系统中激子作为中间态的拉曼散射过程。采用变分法，得出相应的波函数和本征能量，通过理论计算研究柱形量子点中激子作为中间态参与的拉曼散射的过程。分析改变量子点的高度、量子点半径和分子摩

6、尔分数时，激子效应对拉曼散射谱的影响。第四章，在CdS抛物盘形量子点中，研究了激子作为中间态的拉曼散射过程，选择不同的跃迁过程和抛物频率，通过理论计算出相应的拉曼散射谱，研究了激子效应对拉曼散射的影响。第五章，总结全文所得的主要结论，并指出不足之处，以及对以后的工作方向作出展望。关键词:拉曼散射；微分散射截面；激子效应；内建电场IIABSTRACTWiththedevelopmentofnano-technology,thedimensionofsemiconductorhasbeenreduced,andphotoelectricdeviceshavereceivedint

7、enseattention.Quantumwires,quantumrings,quantumwellsandquantumdotshavebeenusedtomanufactureoptoelectronicdevices.Comparedwiththetraditionalsemiconductormaterial,thebindingenergyofthecarriers(suchaselectrons,holes,excitons,etc.)canbeincreasedinalowdimensi