本文在Huybrechts弱耦合极化子模型的基础上,采用线形组合算符和两次幺正变换相结合的方法研究了库仑场下各种量对三角量子阱中弱耦合极化子相互作用能的影响。经过推导,得出了三角量子阱中弱耦合极化子相互作用能的表达式,库仑场下三角量子阱中弱耦合极化子相互作用能由三项组成:分别包括束缚势能量、电子与体纵光学声子之间相互作用能和三角量子阱中限制势能量。这三个部分对相互作用能各有贡献,均不可忽略。进一步还可以选择具体的半导体材料进行数值计算,从而得到确定半导体量子阱中极化子相互作用能随量子阱中库仑束缚势、电子-声子耦合强度和三角量子阱中限制势的数值对应变化关系,从而体会库仑场下各种参量对三角量子阱中弱耦合极化子奇特的量子效应。此结论也可以广泛推广到库仑场下各种弱耦合材料三角量子阱中极化子相互作用能的参考和计算。

在三角量子阱中,考虑电子和光学声子的弱耦合,用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,导出了 三角量子阱中弱耦合极化子的声子平均数表达式,发现了电-声子耦合系数和声子平均数的线性关系。结果 表明电声子耦合强度对声子平均数的影响不可忽略,以半导体弱耦合材料为例讨论了两者之间明确的比例 性,此结果在实际研究中有一定的指导意义。

采用LLP变分法研究了Rashba效应对三角量子阱中极化子性质的影响,得到了极化子基态能量的表达式。在Rashba效应影响下,分别讨论了基态能量与 波矢、电子面密度以及电子-声子耦合强度之间的关系。结果表明基态能量是波矢和电子面密度的增函数,是电子-声子耦合强度的减函数。 由于Rashba效应的影响,基态能量分裂成两支。

采用LLP变分法和幺正变换的方法, 研究了电场对三角量子阱中强耦合磁极化子性质的影响。通过理论推导得到了极化子基态结合能的表达式, 结果显示极化子基态结合能分别是电子-声子耦合强度、电子面密度、磁场回旋频率及电场强度的函数。在不同电场下, 通过数值计算分别得到了极化子基态结合能与电子-声子耦合强度、磁场回旋频率及电子面密度之间的函数关系。数值计算结果表明:极化子的基态结合能是电子-声子耦合强度和电场强度的增函数, 而且是电子面密度和磁场回旋频率的减函数。

在有效质量近似下, 从理论上研究了非对称双三角量子阱的拉曼散射。推导了导带子带间电子跃迁的微分散射截面表达式, 以GaAs/AlxGa1-xAs材料为例进行了数值计算。结果表明, 散射光谱不仅与掺杂浓度有关, 而且与双量子阱的不对称性有关, 随着量子阱不对称性的增加或掺杂浓度的减少, 散射峰发生了红移。本工作对设计新型微电子和光电子器件有一定的指导意义。

采用改进的线性组合算符和幺正变换相结合的方法，导出了三角量子阱中弱耦合极化子的有效质量。讨论了极化子速度、电声子耦合常数和电子面密度对极化子有效质量的影响。通过对GaAs材料的数值计算结果表明：因为电-声子耦合作用和Rashba效应的存在，发现弱耦合极化子的有效质量由两部分组成，而且弱耦合极化子的有效质量随电声子耦合常数、电子面密度和极化子速度都发生了分裂。