25、自组装半导体量子环复合物的特性与应用探索

自组装半导体量子环复合物的特性与应用探索

1. 高磁场下光致发光猝灭的机制

在高磁场环境中，存在两种可能导致光致发光（PL）猝灭的过程。
- 激子AB效应 ：这一效应源于量子环中不同轨道态之间的能级交叉。根据相关理论，当相对轨道角动量从0变为1时，跃迁强度会降至零，这一变化在特定磁场下实现。能级交叉的磁场由方程$\Delta\Phi/\Phi_0 = 1/2$给出，其中$\Delta\Phi$是插入电子和空穴相对运动轨迹的磁通量数量，$\Phi_0$是磁通量子。在忽略库仑相互作用并假设为特定环形形状的粗略估计下，跃迁场预计约为10 T，与当前实验结果相符。
- 亮暗三重态的能级交叉 ：由于样品可能存在无意掺杂而呈p型，会形成正三重态。在零场下，基态三重态是亮态，而具有三重态空穴的暗三重态能量更高。相关发射的g因子，亮冷三重态为$|g_c|$，暗热三重态为$|g_c - 2g_v|$，后者大于前者。因此，在足够高的磁场下会出现亮 - 暗跃迁，这与中性激子的情况不同。该跃迁的磁场值与冷三重态到热三重态的能量分裂有关，对于传统量子点，这种分裂约为10 meV，需要极高的磁场才能实现跃迁。而在双环结构中，由于其扩展形状，轨道分裂小至≤1 meV，因此在实验可用的磁场下就能实现磁诱导跃迁。

以下为这两种机制的对比表格：
|机制|原理|实现条件|特点|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|激子AB效应|不同轨道态能级交叉|相对轨道角动量从0变为1，满足$\Delta\Phi/\Phi_0 = 1/2$|跃迁场约10 T|
|亮暗三重态能级交叉|p型掺杂