2。理论模型
的电子态QD强烈依赖于点的形状及其对称。量子点在文学,不牵强附会的自组装模拟了不同形状如锥(
7,
8],金字塔方体基座[
9,
10),和镜头
11,
12]。量子点的电子结构计算采用各种方法如威廉姆森提出的伪势模型和郑氏(
13,
14),强大的债券模式由李等建议。
15],包络函数的形式主义在几个乐队的金牛et al。
16]。
本文计算有限形式的包络函数与一个乐队。这种方法包括在选择大量化框,包含研究物理系统(QD),和所有可能的系统(图的对称性
1)。这个量子化框是一个圆柱体的半径<我talic>
R我talic>和高度<我talic>
H我talic>。这些维度选择等<我nl我ne- - - - - -for米ula>
R米米l:mi>
=米米l:mo>
4米米l:mn>
r米米l:mi>
nanohole米米l:mtext>
和<我nl我ne- - - - - -for米ula>
H米米l:mi>
=米米l:mo>
4米米l:mn>
h米米l:mi>
nanohole米米l:mtext>
为了避免副作用。的参数<我nl我ne- - - - - -for米ula>
r米米l:mi>
和<我nl我ne- - - - - -for米ula>
h米米l:mi>
分别是,QD的半径和高度(图
1)。每个电子的哈密顿(<我talic>
e我talic>)或孔(<我talic>
h我talic>)是书面形式
(1)米米l:mtext>
Η米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
=米米l:mo>
∇米米l:mo>
−米米l:mo>
ℏ米米l:mi>
2米米l:mn>
2米米l:mn>
米米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
∗米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
∇米米l:mo>
+米米l:mo>
V米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nl我ne- - - - - -for米ula>
米米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
∗米米l:mi>
和<我nl我ne- - - - - -for米ula>
V米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
分别是电子的有效质量或孔和潜在的传导和价偏移量。<我nl我ne- - - - - -for米ula>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
和<我nl我ne- - - - - -for米ula>
r米米l:mi>
h米米l:mi>
是电子和空穴的位置向量在汽缸。抵消潜力取决于QD的几何形状;因此,我们认为监禁可能有一个高斯形状,我们描述如下:
(2)米米l:mtext>
V米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
h米米l:mi>
r米米l:mi>
,米米l:mo>
z米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
如果米米l:mtext>
r米米l:mi>
≤米米l:mo>
r米米l:mi>
QD米米l:mtext>
和米米l:mtext>
z米米l:mi>
正米米l:mi>
r米米l:mi>
<米米l:mo>
z米米l:mi>
r米米l:mi>
<米米l:mo>
z米米l:mi>
吃晚饭米米l:mi>
r米米l:mi>
,米米l:mo>
V米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
在其他地方米米l:mtext>
,米米l:mo>
与<我nl我ne- - - - - -for米ula>
z米米l:mi>
正米米l:mi>
,米米l:mo>
吃晚饭米米l:mi>
r米米l:mi>
=米米l:mo>
H米米l:mi>
正米米l:mi>
,米米l:mo>
吃晚饭米米l:mi>
2米米l:mn>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
r米米l:mi>
/米米l:mo>
r米米l:mi>
问米米l:mi>
D米米l:mi>
2米米l:mn>
和<我nl我ne- - - - - -for米ula>
h米米l:mi>
QD米米l:mtext>
=米米l:mo>
H米米l:mi>
吃晚饭米米l:mi>
−米米l:mo>
H米米l:mi>
正米米l:mi>
。
访问量子点的能级,我们使用了矩阵法最初提出的Marzin和混蛋
8]。由于量子点的圆柱对称,波函数表示为一系列汉克尔写成
(3)米米l:mtext>
ψ米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
l米米l:mi>
一个米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
l米米l:mi>
Φ米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
l米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nl我ne- - - - - -for米ula>
一个米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
l米米l:mi>
系数确定并吗<我nl我ne- - - - - -for米ula>
Φ米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
l米米l:mi>
是阶段性和正交函数给出了吗
(4)米米l:mtext>
Φ米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
l米米l:mi>
=米米l:mo>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
r米米l:mi>
Z米米l:mi>
l米米l:mi>
z米米l:mi>
θ米米l:mi>
米米米l:mi>
ϕ米米l:mi>
,米米l:mo>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
r米米l:mi>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
R米米l:mi>
J米米l:mi>
米米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
k米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
R米米l:mi>
J米米l:mi>
米米米l:mi>
k米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
r米米l:mi>
,米米l:mo>
为米米l:mtext>
0米米l:mn>
≤米米l:mo>
r米米l:mi>
≤米米l:mo>
R米米l:mi>
,米米l:mo>
Z米米l:mi>
l米米l:mi>
z米米l:mi>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
H米米l:mi>
罪米米l:mi>
l米米l:mi>
π米米l:mi>
1米米l:mn>
2米米l:mn>
−米米l:mo>
z米米l:mi>
H米米l:mi>
,米米l:mo>
为米米l:mtext>
−米米l:mo>
H米米l:mi>
2米米l:mn>
≤米米l:mo>
z米米l:mi>
≤米米l:mo>
H米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
θ米米l:mi>
米米米l:mi>
ϕ米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
2米米l:mn>
π米米l:mi>
e米米l:mi>
我米米l:mi>
米米米l:mi>
ϕ米米l:mi>
,米米l:mo>
为米米l:mtext>
0米米l:mn>
≤米米l:mo>
ϕ米米l:mi>
≤米米l:mo>
2米米l:mn>
π米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我talic>
n我talic>,<我talic>
米我talic>,<我nl我ne- - - - - -for米ula>
l米米l:mi>
是整数,<我nl我ne- - - - - -for米ula>
J米米l:mi>
米米米l:mi>
贝塞尔函数的顺序<我talic>
米我talic>和<我nl我ne- - - - - -for米ula>
k米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
r米米l:mi>
是它的<我talic>
n我talic>th年代up>根。
矩阵元素被定义为
(5)米米l:mtext>
H米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
l米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
′米米l:mo>
米米米l:mi>
′米米l:mo>
l米米l:mi>
′米米l:mo>
=米米l:mo>
∫米米l:mo>
Ω米米l:mi>
Φ米米l:mi>
n米米l:mi>
米米米l:mi>
l米米l:mi>
∗米米l:mi>
∇米米l:mo>
−米米l:mo>
ℏ米米l:mi>
2米米l:mn>
2米米l:mn>
米米米l:mi>
∗米米l:mi>
∇米米l:mo>
+米米l:mo>
V米米l:mi>
Φ米米l:mi>
n米米l:mi>
′米米l:mo>
米米米l:mi>
′米米l:mo>
l米米l:mi>
′米米l:mo>
d米米l:mtext>
Ω米米l:mi>
,米米l:mo>
与<我nl我ne- - - - - -for米ula>
Ω米米l:mi>
汽缸容积。能级和波函数计算用表中列出的参数
1。
的AlGaAs nanoholes模仿了孔的形状和尺寸一样的(
1]。Nanoholes半径<我nl我ne- - - - - -for米ula>
r米米l:mi>
nanohole米米l:mtext>
=米米l:mo>
30.米米l:mn>
纳米米米l:mtext>
和深度<我nl我ne- - - - - -for米ula>
h米米l:mi>
nanohole米米l:mtext>
=米米l:mo>
16米米l:mn>
纳米米米l:mtext>
被认为是在我们的计算。
的激子的基态能量<我talic>
年代我talic>和兴奋的状态<我talic>
p我talic>分别用吗<我nl我ne- - - - - -for米ula>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
年代米米l:mi>
和<我nl我ne- - - - - -for米ula>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
p米米l:mi>
。他们给出的表达式
(6)米米l:mtext>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
年代米米l:mi>
p米米l:mi>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
g米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
1米米l:mn>
2米米l:mn>
+米米l:mo>
H米米l:mi>
H米米l:mi>
1米米l:mn>
2米米l:mn>
+米米l:mo>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
p米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nl我ne- - - - - -for米ula>
E米米l:mi>
g米米l:mi>
是砷化镓QD带隙能量。<我talic>
E我talic>
我我talic>和<我talic>
HH我talic>
我我talic>是电子的约束能量和孔(<我talic>
我我talic>= 1为基态<我talic>
年代我talic>和<我talic>
我我talic>= 2,3、4、……,因为ex我ted states<我talic>
p我talic>,<我talic>
d我talic>,<我talic>
f我talic>,分别为…)。<我nl我ne- - - - - -for米ula>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
p米米l:mi>
电子空穴库仑能量,在吗<我talic>
年代我talic>或<我talic>
p我talic>在使混乱的状态,治疗方法,写成
(7)米米l:mtext>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
p米米l:mi>
=米米l:mo>
−米米l:mo>
e米米l:mi>
2米米l:mn>
4米米l:mn>
π米米l:mi>
ε米米l:mi>
o米米l:mi>
ε米米l:mi>
r米米l:mi>
∫米米l:mo>
Ω米米l:mi>
e米米l:mi>
∫米米l:mo>
Ω米米l:mi>
h米米l:mi>
Ψ米米l:mi>
e米米l:mi>
年代米米l:mi>
p米米l:mi>
2米米l:mn>
1米米l:mn>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
−米米l:mo>
r米米l:mi>
h米米l:mi>
Ψ米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
p米米l:mi>
2米米l:mn>
d米米l:mtext>
Ω米米l:mi>
e米米l:mi>
d米米l:mtext>
Ω米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
与<我talic>
ε我talic>
r我talic>砷化镓的相对介电常数(
17),<我nl我ne- - - - - -for米ula>
Ω米米l:mi>
e米米l:mi>
和<我nl我ne- - - - - -for米ula>
Ω米米l:mi>
h米米l:mi>
代表气缸的体积与电子和空穴,分别。
中性的复合能量激子<我nl我ne- - - - - -for米ula>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
,激子<我nl我ne- - - - - -for米ula>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
,米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
,双激子<我nl我ne- - - - - -for米ula>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
X米米l:mi>
计算如下(
18]:
(8)米米l:mtext>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
g米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
H米米l:mi>
H米米l:mi>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
,米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
g米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
H米米l:mi>
H米米l:mi>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
2米米l:mn>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
+米米l:mo>
J米米l:mi>
h米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
,米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
g米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
H米米l:mi>
H米米l:mi>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
2米米l:mn>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
+米米l:mo>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
e米米l:mi>
年代米米l:mi>
,米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
X米米l:mi>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
g米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
H米米l:mi>
H米米l:mi>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
3米米l:mn>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
+米米l:mo>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
e米米l:mi>
年代米米l:mi>
+米米l:mo>
J米米l:mi>
h米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
。米米l:mo>
揣恩的结合能<我nl我ne- - - - - -for米ula>
Δ米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
,<我nl我ne- - - - - -for米ula>
Δ米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
和双激子<我nl我ne- - - - - -for米ula>
Δ米米l:mi>
X米米l:mi>
X米米l:mi>
没有相关性的影响,估计的框架内达到这个近似和定义的
(9)米米l:mtext>
Δ米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
−米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
=米米l:mo>
J米米l:mi>
h米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
−米米l:mo>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
,米米l:mo>
Δ米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
−米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
=米米l:mo>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
e米米l:mi>
年代米米l:mi>
−米米l:mo>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
,米米l:mo>
Δ米米l:mi>
X米米l:mi>
X米米l:mi>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
=米米l:mo>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
e米米l:mi>
年代米米l:mi>
+米米l:mo>
J米米l:mi>
h米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
−米米l:mo>
2米米l:mn>
J米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
。米米l:mo>
新揣恩的结合能<我nl我ne- - - - - -for米ula>
Δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
,<我nl我ne- - - - - -for米ula>
Δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
和双激子<我nl我ne- - - - - -for米ula>
Δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
X米米l:mi>
相关性的影响,定义如下(
18]:
(10)米米l:mtext>
Δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
=米米l:mo>
Δ米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
+米米l:mo>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
−米米l:mo>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
,米米l:mo>
Δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
=米米l:mo>
Δ米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
+米米l:mo>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
−米米l:mo>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
,米米l:mo>
Δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
X米米l:mi>
=米米l:mo>
Δ米米l:mi>
X米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
2米米l:mn>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
,米米l:mo>
与<我nl我ne- - - - - -for米ula>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
,<我nl我ne- - - - - -for米ula>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
,<我nl我ne- - - - - -for米ula>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
,<我nl我ne- - - - - -for米ula>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
X米米l:mi>
被写的相关的能量<我nl我ne- - - - - -for米ula>
W米米l:mi>
我米米l:mi>
j米米l:mi>
在以下形式:
(11)米米l:mtext>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
=米米l:mo>
W米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
W米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
+米米l:mo>
W米米l:mi>
h米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
W米米l:mi>
e米米l:mi>
h米米l:mi>
+米米l:mo>
W米米l:mi>
e米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
X米米l:mi>
=米米l:mo>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
+米米l:mo>
+米米l:mo>
δ米米l:mi>
c米米l:mi>
X米米l:mi>
−米米l:mo>
,米米l:mo>
与
(12)米米l:mtext>
W米米l:mi>
我米米l:mi>
j米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
n米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
j米米l:mi>
≠米米l:mo>
0,0米米l:mn>
U米米l:mi>
我米米l:mi>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
我米米l:mi>
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