11、量子环与量子点的电子结构调控及自旋效应研究

量子环与量子点的电子结构调控及自旋效应研究

1. 量子环能量计算与特征分析

在量子环的研究中，对其能量和特征的计算分析是基础且关键的部分。计算量子环顶部价带子带的能量水平时，采用了不同的几何模型。对于偏心环和圆柱形几何结构，分别得到了不同的计算结果。图 3.13a 展示了这两种情况下的能量水平计算曲线，其中实线对应偏心环，虚线对应圆柱形几何结构。

在计算过程中，忽略了自旋分裂。从图中可以观察到简并消除现象，这一现象降低了价带基态的有效抗磁位移。这种现象可追溯到随着磁场变化且对称性降低时，特征的调制作用。

图 3.13b 描绘了价带哈密顿量对角化得到的基态权重系数随磁场强度的变化情况。在对称情况下，量子环状态出现了预期的角动量交叉，特征有明显的转变；而偏心情况则使特征随磁场的演变更为平缓。

2. 通过自旋 - 轨道耦合进行自旋操纵

除了角动量杂化，波函数形状的改变也会影响自旋调谐。自旋 - 轨道耦合被引入电子结构描述后，能揭示一些相关效应。

自旋轨道哈密顿量的表达式为：
[
H_R = 2\alpha_c\sigma_z
\left(
\left(
-\frac{a_1}{\rho^2} + a_2\rho^2 + \delta\rho^2\cos^2(\phi)
\right) \frac{eB}{2c\hbar}-i\delta\sin(\phi)\cos(\phi)
\right)
\left(
-i\delta\rho\sin(\phi)\cos(\phi) \frac{\partial}{\partial\rho} -\