32、量子环在新型系统中的电子、磁和光学性质研究

量子环在新型系统中的电子、磁和光学性质研究

1. 量子环特性及其潜在应用

在量子系统中，即使是限制势、点环尺寸或磁场的微小变化，都能极大地改变系统中的能谱以及阿哈罗诺夫 - 玻姆（Aharonov - Bohm，AB）振荡的行为。这种有趣的现象能够实现对量子点环结构内电子电荷和自旋分布的高精度有效控制。这些独特的性质对于自旋电子器件和量子信息技术的潜在应用具有重要意义。

2. 单量子环与强激光场的相互作用

2.1 量子环的各向异性研究

实验中制备的量子环（QRs）多为圆形或略呈椭圆形，但在生长过程中，各向异性的量子环更为常见。理论上，许多研究探讨了各向异性对量子环电子、磁和光学性质的影响。不同类型的各向异性，如形状各向异性、与缺陷相关的各向异性以及有效质量各向异性等，都会显著改变量子环中的 AB 振荡。例如，有效质量各向异性导致的异常 AB 振荡，在量子环为椭圆形时可转变为正常的 AB 振荡；而偏心效应引起的异常 AB 振荡可通过横向电场进行补偿。不过，要实验验证这些结果，需要生长具有不同各向异性的量子环，并分别比较它们可测量的光学和磁特性。

2.2 强激光场与量子环的相互作用

激光技术的快速发展推动了物理学各领域中光与物质相互作用的研究。近年来，现代高功率、可调谐激光源（如自由电子激光）的发展，使得对强激光场（ILFs）与半导体中载流子相互作用的实验研究成为可能，主要集中在太赫兹频率范围。用强激光场照射纳米结构，理论上预测并观察到了一些新的物理现象，如太赫兹共振吸收、光学吸收光谱的强烈畸变以及单壁碳纳米管中的 Floquet - Bloch 态。

太赫兹（THz）技术在成像、传感、质量控