Mn摻雜ZnO量子線的電子結構及磁學性質研究.pdf

1、隨著第三次科技革命的興起與科技的發(fā)展，人類對微觀世界的認知日漸精細，目前已經(jīng)可以達到10-15 m的水平。隨著尺度上的減小，納米材料以其獨特的物理性質受到科學界的廣泛關注。氧化鋅作為傳統(tǒng)的寬禁帶直接帶隙半導體材料，其在光電、壓電、熱電和鐵電等諸多領域都有其獨特的性能，其具有非常巨大的應用潛力和研究價值。人們在微觀上對納米半導體材料的研究包含了二維量子阱、一維量子線、零維量子點或量子環(huán)。
　　近代以來，ZnO基稀磁半導體以其在自旋電

2、子學中巨大的潛在應用前景引起了世界上眾多科研工作者的廣泛關注。相關的理論和實驗結果不斷得到報道。在量子阱、量子點和量子環(huán)方面科學界已經(jīng)有了非常豐富的研究成果，但是在量子線的研究方面卻相對較少。本文緊密圍繞ZnO量子線的電子結構這題問題展開，并探討其在磁場下所受到的影響，除此之外，本文還分析了錳摻雜氧化鋅稀磁半導體量子線在磁場中價帶能帶的變化情況，并研究了該材料在磁場中表現(xiàn)出來的一些磁光性質。本文主要解決的問題和得到的結論如下：
　

3、　（1）第一章闡述納米材料的發(fā)展歷程，展示其研究的意義。本章主要就ZnO和稀磁半導體的性質、特點進行簡單說明，以及對本文用到的一些理論進行簡單闡述。
　?。?）第二章主要將論文中運用的理論模型進行詳細的推導，包括k·p微擾法計算能帶結構、有效質量理論。
　?。?）第三章主要計算ZnO量子線的能帶結構。首先以效質量近似為基礎推導出纖鋅礦空態(tài)和電子態(tài)的哈密頓量，通過解薛定諤方程，求出幾個不同角動量Jh時10個最低的價帶子帶。通過

4、對比B=0T和B=20T時能帶變化可知，在無磁場下所有的價帶子帶都是雙重簡并的，當加入磁場后簡并態(tài)會發(fā)生劈裂。
　　（4）第四章主要研究了Mn摻雜ZnO量子線的電子結構和磁學性質。本章以六帶k·p微擾有效質量理論為基礎求得磁場下Mn摻雜ZnO量子線的電子和空穴態(tài)，利用貝塞爾函數(shù)展開法求解薛定諤方程，進而計算出不同角動量J h下10個最低的價帶子帶。我們發(fā)現(xiàn)，所有的價帶子帶在磁場下將不再簡并。此外，我們還發(fā)現(xiàn)，在磁場B不為0時，所有