14、量子环的物理特性与应用探索

量子环的物理特性与应用探索

1. 量子环的基础特性与影响因素

在量子环的研究中，一些基础特性和因素对其物理行为有着重要影响。例如，较小的内半径（Rin）对应着与晶体晶胞相当的内部区域，此时包络函数近似的有效性存疑。而且，有限的势垒也会在小Rin时导致显著变化，通过内部区域的隧穿会减弱内部电流环的强度，减小外部电流环的半径，进而降低轨道磁矩的抵消程度。

2. 量子环的应用领域

量子环具有广泛的应用潜力，可分为不依赖拓扑性质和基于拓扑性质的应用。
- 不依赖拓扑性质的应用
- THz探测器与太阳能电池 ：InAs/GaAs量子环结构因产生极低的暗电流，被用于THz探测器；GaAs/AlGaAs量子环因无应变，可能提高量子效率，被应用于太阳能电池。在这些应用中，拓扑结构和环形电荷分布并非器件运行的关键因素。
- 光学各向异性应用 ：InAs/GaAs量子环常呈不对称性，能产生强光学各向异性，可用于需要光学偏振检测或操纵的场景。
- 存储器件 ：II型量子环的环形势因电子和空穴的空间分离，防止载流子复合，可作为具有长存储时间的存储器件。
- 波函数工程器件 ：通过电门控操纵量子点 - 环纳米结构的限制参数，可控制激子弛豫和吸收，使器件在红外或微波光谱的特定部分从高吸收状态调至几乎透明状态。
- 激子状态控制器件 ：利用垂直磁场和平面电场的组合控制量子环中激子状态，可存储和释放光激发激子，并通过额外方法