半导体量子点光吸收器件的理论研究

在国家自然科学基金委理论物理专项基金的支持下，我们已取得初步的成果，后续成果也在不断的发表过程中。从定态薛定谔方程出发，以研究真实的低维半导体器件为目的，我们将前期的成果加以完善。针对于真实的量子点体系中存在量子阱的情况，研究了量子阱体系对延展态、吸收系数和光电流谱的影响，发现随着量子阱阱宽的变小吸收系数将得到提高；随着周期的变大，虽然总的光电流谱得到提高，但是平均每个量子阱对光电流谱的贡献减小，当周期达到无穷大时，在Bloch 波假设下单个量子阱对光电流谱的贡献只有nA/cm2的量级。 利用格林函数研究了量子点体系的输运特性，提出了一种简单的含时纯自旋流产生装置。在某一时刻下，一个外加磁场被加在量子点上。在过渡区域中，自旋热电效应得到很大的加强。这主要是因为电子隧穿几率相比于能级的劈裂有明显的推迟效应。当一个温度梯度加在电极之间时，一个纯自旋流出现；我们也提出了一种利用温度差引起的单自旋流的装置；它由单个量子点和三端电极组成。自旋轨道耦合导致了在一端电极探测自旋向上的电流，然而另外一端电极出现了自旋向下的电流。同时研究了由于掺杂而导致的不同Fermi能级对光电流谱的影响，这可以对器件的光电特性的优化进行定性的指导。