19、量子环的制备与有序化：原理、方法与优化

量子环的制备与有序化：原理、方法与优化

1. 量子环的独特性质与应用前景

量子环作为一种独特的纳米材料，在过去二十年里，凭借其独特的电子、磁性和光学特性，吸引了物理、工程、化学和生物学等多个领域的广泛关注。这些特性为实现下一代电子和光电器件带来了希望。

量子环展现出了诸多有趣的量子相位相干效应，如阿哈罗诺夫 - 玻姆（Aharonov - Bohm）效应和阿哈罗诺夫 - 卡舍尔（Aharonov - Casher）效应，这些效应在量子信息处理系统中具有潜在的应用价值。此外，量子环在实际应用中也取得了一定的进展，包括在中红外和太赫兹光谱范围内的量子环红外探测器、高密度磁存储应用以及量子环激光器等。

随着对量子环的兴趣不断增加，人们开发了多种制备技术。目前，量子环主要通过两种主要方法制备：传统分子束外延（MBE）和液滴外延技术。然而，这两种方法制备的纳米结构通常是随机分布的，而在许多应用中，有序的纳米结构能够提供更优的性能。因此，制备有序量子环成为了理论和实际研究的重点。

2. 液滴蚀刻法制备量子环的三种概念

液滴蚀刻（LDE）方法为半导体量子环的制备提供了一种有效的途径，它可以在半导体表面自组装钻出纳米孔，孔开口周围环绕着再结晶材料形成的圆形壁。基于LDE方法，有三种不同的量子环制备概念：

• 概念一：Ga液滴LDE过程中GaAs壁内的量子环
  在使用Ga液滴进行LDE时，GaAs壁会发生再结晶。光学性质的模拟和简单生长模型表明，这些量子环的形状与原子力显微镜（AFM）成像显示的表面可见壁有所不同。研究人员推测，纳米孔内部也会发生GaAs再结晶，这有助于量