Heavily Doped Semiconductor Nanocrystal Quantum Dots
杂质原子对半导体的掺杂使其在微电子和光电子学中得到了广泛的技术应用。对于胶体半导体纳米晶体，一种新兴的材料家族，其尺寸，成分和形状控制提供了广泛可调的光学和电子特性，掺杂已被证明是难以捉摸的。这既源于如何引入单一杂质的合成挑战，也源于对强量子限制下的重掺杂极限缺乏基本理解。我们开发了一种方法来掺杂半导体纳米晶体与金属杂质提供控制的带隙和费米能量。结合光学测量，扫描隧道光谱和理论揭示了一个有限的杂质带和带尾的出现。掺杂的成功控制及其理解提供了n-和p-杂质半导体纳米晶体，其极大地增强了这种材料在太阳能电池、薄膜晶体管和光电子器件中的潜在应用。
2021-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Coulomb correlations evidenced in the magneto-optical spectra of charged excitons in semiconductor quantum dots
半导体量子点中带电激子的发射光谱图是在垂直于光子动量方向的磁场存在下由四重线偏振谱线组成的。通过测量量子点的塞曼分裂，我们得到了载流子的有效g因子，并发现空穴g因子对量子点的形状不对称性非常敏感。通过比较同一量子点中中性激子和带电激子的有效g因子，揭示了库仑关联在这些激子态中的作用。
2009-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Quantum dots based on spin properties of semiconductor heterostructures
讨论了通过空间调制III-V族异质结中自旋轨道耦合强度获得新型半导体量子点的可能性。利用有效质量模型，我们预测了具有特殊自旋性质的受限单电子态。此外，从平均场计算（局域自旋密度和Hartree-Fock），我们发现，即使是两个电子可以在这些点形成一个束缚态。
2004-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band-edge diagrams for strained III-V semiconductor quantum wells, wires, and dots
我们已经计算出的带边能量的锌氮化物AlN，GAN，InN，GaP，GaAs，InP，InAs，GaSb和InSb的大多数组合，其中一种材料是应变到其他。计算了三种不同的几何形状，量子阱，线，和点，并计算平均有效质量，以估计约束能。对于量子阱，我们还计算了三元合金的能带边。能隙，包括禁闭，可以很容易地和准确地估计使用能带能量和一个简单的有效质量近似，产生良好的协议与实验结果。通过计算所有的材料组合，我们已经确定了新的和有趣的材料组合，如人工供体，还没有实验实现。计算采用应变相关的k-dot-p理论，并提供了应变异质结构能带结构的全面概述。
2005-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Triplet-singlet relaxation in semiconductor single and double quantum dots
研究了双电子半导体量子点中的三重态-单重态弛豫。讨论了单点和垂直耦合双点。在我们的工作中，电子-电子库仑相互作用，这在电子结构中起着重要的作用，包括在内。自旋-轨道耦合是导致三重态-单重态弛豫的关键。我们发现，文献中广泛使用的选择规则是不正确的，除非在单量子点的交叉/反交叉点附近。通过改变势垒高度、量子点间距、外加磁场和量子点尺寸，可以显著改变双量子点的三重态/单重态弛豫。
2007-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cavity Enhanced Faraday Rotation of Semiconductor Quantum Dots
利用介质垂直腔研究了分子自组装胶体CdSe量子点的自旋动力学。使用这种结构，法拉第旋转的近30倍的增强被观察到，这与腔的品质因数成比例。在这个经典的非微扰制度，放大的旋转归因于光激发的自旋相互作用的探测光子在腔中的多次通过。通过将这种一般的平面腔模应用于法拉第旋转，可以在相对少量的量子限制自旋上以极低的功率进行动态测量。在CdSe量子点，低功率测量表明，激子和电子自旋进动的贡献在很大程度上取决于激发的功率。我们证明，该计划是服从软和硬系统作为一种手段，以提高检测灵敏度。
2005-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Control of spin coherence in semiconductor double quantum dots
我们提出了一个操纵垂直耦合GaAs双量子点自旋相干性的方案。通过在双点上垂直施加小的栅极电压，可以实现高达{ \em 10}个数量级的自旋弛豫变化和{ \em 2}个数量级的自旋退相变化。特别是在0 K时，自旋弛豫仍存在较大的变化.在计算过程中，我们采用运动方程方法计算了电子退相干时间，并考虑了所有的自旋退相干机制，如自旋轨道耦合和电子-体-声子散射、声子诱导应变引起的直接自旋-声子耦合、超精细相互作用以及电子-声子散射和超精细相互作用的二级过程.讨论了获得大自旋相干变化的条件。
2008-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Sculpting the shape of semiconductor heteroepitaxial islands: from dots to rods
在Ge on Si模型异质外延系统中，硅表面上的金属图案对高度有序的Ge岛的形态提供了前所未有的控制。岛的形状包括纳米棒和截棱锥由金属种类和衬底取向设置。岛刻面的分析阐明了突出的作用，在促进生长的优选面取向的金属，而岛的组成和结构的调查揭示了在岛的演变中的Si-Ge混合的重要性。这些效应反映了金属介导的生长现象的显著组合，其可以被利用来定制异质外延系统中的岛阵列的功能。
2007-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Control of spin relaxation in semiconductor double quantum dots
我们提出了一个操纵垂直耦合半导体双量子点自旋弛豫的方案。通过在双点上垂直施加小的栅极电压，可以实现自旋弛豫时间的高达{\em十二}个数量级的变化。详细研究了量子点尺寸、势垒高度、量子点间距和磁场对自旋弛豫的影响。讨论了实现大变化的条件。
2006-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Level structure and spin-orbit effects in semiconductor nanorod dots
我们从理论上研究了自旋轨道Dresselhaus和Rashba效应如何影响准一维半导体量子点的电子结构，类似于半导体纳米棒内部形成的量子点。我们计算了电子能级，本征函数，和有效的g因子耦合，双点由不同的材料，特别是GaAs和InSb。我们表明，通过选择的形式的横向限制，Dresselhaus和Rashba项的贡献可以调整和抑制，我们考虑几种可能的情况下的利益。我们还研究了如何通过改变纵向双阱约束的参数，可以在很大程度上控制有效的g因子。
2004-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of polarization relaxation in semiconductor quantum dots
在量子点载流子与LO声子的二阶准弹性相互作用框架下，计算了强受限非对称半导体量子点发光线偏振度的衰减时间.声子瓶颈并不显著地阻止弛豫过程，并且在温度$T \simeq 100$ K下计算的衰减时间可以是几十皮秒的量级，这与Paillard等人的最近实验一致[Phys.Rev.Lett. { \bf 86}，1634（2001）]。
2002-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hole spin relaxation in semiconductor quantum dots
通过对Luttinger哈密顿量精确对角化，研究了（001）和（111）方向量子阱中GaAs量子点中空穴-声子散射引起的空穴自旋弛豫时间.研究了应变、磁场、量子点直径、量子阱宽度和温度对自旋弛豫时间的影响。在量子点和量子阱中呈现出许多与电子自旋弛豫截然不同的特征，并阐述了其物理基础。
2004-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Unlocking the electronic, optical and transport properties of semiconductor coupled quantum dots using first principles methods
半导体耦合量子点提供了一个独特的机会，调整带隙的定制带偏置，使它们成为光伏和其他应用的理想选择。在这里，我们已经研究了稳定性，带隙，带偏移的趋势，和光学性质的一系列耦合量子点组成的II-VI族半导体使用混合功能的方法。我们已经展示了量子限制和界面应变如何在纳米尺度上显著影响这些异质结构的带隙和带偏移。我们表明，从我们的第一性原理电子结构计算得到的能带偏移的趋势与平均静电势的方法得到的一致。结果发现，一个共同的阴离子规则带偏移遵循这些异质结构在纳米尺度。此外，这些耦合的量子点的计算的光学吸收光谱显示，吸收峰位于紫外（UV）区域，而吸收边是在可见光区域。除了电子和光学性质，我们还探讨了两个代表性的耦合量子点的输运性质，无论是具有共同的阳离子或共同的阴离子，这揭示了不对称的性质，在电流-电压特性。因此，这些半导体耦合量子点可用于光伏、发光二极管和光电器件。
2022-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-selective energy transfer between quantum dots in atomically thin semiconductors
在过渡金属二硫属化物的单层中，有效介电屏蔽的非局域性质导致激子的大结合能。额外的横向限制引起量子点中的激子局域化。通过假设电子和空穴都受抛物约束，我们导出了电子-空穴对相对运动和质心运动的模型波函数，并从理论上研究了两个相邻量子点中激子之间的共振能量转移.我们通过假设两个量子点之间的相互作用由库仑势描述来量化直接带隙跃迁的能量转移的概率，这使得我们能够包括相互作用的所有相关多极项。我们证明了量子点之间的谷选择性能量转移的结构控制。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic Spin Relaxation Processes in Semiconductor Quantum Dots
在零维环境中，研究了弹性自旋-声子过程引起的电子自旋退相干。具体而言，理论处理开发的声子势的波动，以及通过自旋轨道和超精细相互作用在半导体量子点中的电子处理频率的过程。分析确定了条件（磁场、温度等）其中弹性自旋-声子过程可以支配具有电子自旋翻转跃迁的非弹性对应物。特别地，计算结果说明了源于具有多个等效能量最小值的半导体量子点中的谷间跃迁的弹性退相干机制的潜在意义（例如，SiGe中的X谷）。晶格非谐性和声子衰变的自旋弛豫的作用也检查随着轨道状态之间的随机电子跃迁所造成的局部有效场的波动。数值估计提供了典型的GaAs和Si基量子点。
2006-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
New Theoretical Approach to Quantum Size Effects of Interactive Electron-hole in Spherical Semiconductor Quantum Dots
对球形半导体量子点中电子-空穴相互作用系统的量子尺寸效应提出了质疑。基于一种新的赝势方法，提出了一种更精确的理论方法。在这种新的设置中，可以在大多数中间步骤中执行分析计算，从而为所采用的物理假设提供更强的支持。所得到的物理量的数值被发现是更接近的实验值比那些现有的文献中。
2009-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Resonance Raman scattering in semiconductor quantum dots: Adiabatic vs. time-dependent perturbation theory
用Albrecht B项给出的微扰非绝热修正，修正和推广了半导体纳米晶体中共振单声子喇曼散射的绝热理论。这一理论面临的含时微扰的方法，指出他们的差异和相似之处。结果表明，在弱的电子-声子耦合和非简并或非耦合共振态的限制下，两种理论是等价的。本文报道了对CdSe和CdS纳米晶体中受限LO声子的A项和B项的计算。这些评估表明，B项通常可以忽略不计。
2002-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Polarization in Size-Tunable Monolayer Semiconductor Quantum Dots
三维限制允许半导体量子点（QD）表现出尺寸可调的电子和光学性质，从而实现从显示器、太阳能电池和生物医学成像到单电子器件的广泛的光电应用。诸如自旋和谷特性的附加模态可以提供量子信息和自旋电子学所需的进一步的自由度。然而，当试图将这些材料特征结合到QD结构中时，限制可能会导致杂化，从而抑制这些新兴特性插入量子器件的鲁棒性。在这里，我们表明，一类新的横向限制的材料，单层MoS $_2$量子点，可以创建通过自上而下的纳米图案化的原子级薄的二维半导体，使它们表现出相同的谷极化在一个连续的单层片。半导体兼容的纳米纤维工艺允许这些低维材料被集成到复杂系统中，这是推进量子信息应用的一个重要特征。继承的体自旋和谷属性，激子能量的大小依赖性，以及使用光刻机兼容处理来制造MoS $_2$ QD的能力表明，单层半导体QD具有成为集成量子信息和自旋电子学系统的多模态构建块的潜力。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling the emission from semiconductor quantum dots using ultra-small tunable optical microcavities
我们报道了耦合到新型开放式光学微腔中的CdSe/ZnS核壳量子点的自发发射控制。腔体通过聚焦离子束铣削制造，并且提供小于立方微米的模体积。量子点发射光谱、空间模式和寿命都通过腔的存在而基本上被修改，并且可以通过主动地改变腔长度来调谐。在室温下实现了75%的发射率的增加，这归因于“坏发射器”制度中的珀塞尔效应。我们展示了对来自点的发射的高度控制，包括近单模操作和检测来自单个纳米晶体的强发射的能力。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Majorana Fermions in spin up and down electronic complexes in spin-orbit coupled array of semiconductor quantum dots in proximity to $s$-type superconductor and in magnetic field
University of Ottawa（渥太华大学）；Memorial University of Newfoundland and Labrador（纽芬兰与拉布拉多纪念大学）
研究通过自旋轨道耦合量子点阵列中接近s型超导体和磁场的系统，分析了Majorana费米子的局域化和稳定性。
2026-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic study of a feasibility of the magnetic anisotropy engineering in nano-structured epitaxial films of (III,Mn)V ferromagnetic semiconductors
本文用有限元法模拟了（Ⅲ，Mn）V铁磁半导体的表观磁各向异性，探讨了这种磁各向异性的可实现性。最具代表性的情况下（Ga，Mn）As和它的面内单轴各向异性进行了研究。的铁磁半导体的连续膜以及膜结构的椭圆形反点的磁滞回线建模为各种偏心率，取向，和分离的反点。反点对磁各向异性的影响得到证实，但总体上被发现是非常弱的。随后的模拟（Ga，Mn）As膜的椭圆形点包括金属NiFe显示出更强的效果，揭示了切换的磁矩的铁磁半导体由切换行为的金属夹杂物。
2017-02-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Small quantum dots of diluted magnetic III-V semiconductor compound
在本章中，量子多体理论方法被用来研究GaAs和InAs基的，含有锰或钒原子的小半导体化合物量子点（QD）的性质。自从纳米磁性半导体（即具有增强的磁性的纳米半导体化合物）的实验合成以来，对这样的系统的兴趣已经增长。这种增强是通过几种方法实现的，特别是通过掺杂一些原子，如Mn或V的共同的半导体化合物。实验研究表明，在薄纳米级磁性半导体膜和量子点的情况下，电子自旋密度可以是离域的。如本章所述，基于量子多体理论的计算合成（即，掺杂取代Mn或V原子的四面体对称GaAs和InAs小金字塔QD的虚拟合成）证明了这种QD是确实具有离域和极化电子自旋密度的小磁性分子。这种离域提供了一种物理机制，负责这些纳米级分子磁体的稳定，并导致什么可以被描述为电子电荷赤字的自旋极化孔的发展。在某些量子点中，电子自旋密度分布的数值相对较大，表明这种半导体系统可以用作自旋电子和磁光传感器应用的纳米材料。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Long-range exchange interaction controls the fine structure of excited trion states in semiconductor quantum dots
Ioffe Institute（约费研究所）
该研究建立了半导体量子点中带电激子的电子-空穴长程交换相互作用微观理论，推导了对应模型的哈密顿量，解释了激发三激子的精细结构及偏振相关光谱，为相关光谱解读提供了框架。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Comparison of the photoluminescence properties of semiconductor quantum dots and non-blinking diamond nanoparticles. Observation of the diffusion of diamond nanoparticles in living cells
在单分子水平的光致发光的长期观察，直到最近非常困难，由于光漂白的有机？荧光团分子。虽然无机半导体纳米晶体可以克服这一困难，显示出非常低的光漂白产率，但它们遭受光闪烁。最近引入了一种新的标记，依赖于含有光致发光色心的金刚石纳米颗粒。在这项工作中，我们比较了单量子点（QD）的光致发光的纳米金刚石含有一个单一的颜色中心。与其他标记相反，光致发光纳米金刚石具有完美的光稳定性，并且没有光闪烁。在它们的激发饱和时，纳米金刚石的光致发光强度仅比量子点的光致发光强度小三倍。此外，纳米金刚石的明亮和稳定的光致发光允许宽场观察单个纳米颗粒的运动。我们证明了记录这种单个粒子在培养细胞中的轨迹的可能性。
2009-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
