53、量子点与石墨烯纳米带中的独特物理现象研究

量子点与石墨烯纳米带中的独特物理现象研究

1. MoS₂量子点的环形行为与外部场调控

在量子点的研究领域中，MoS₂量子点展现出了源于边缘态的类似量子环的行为，并且这种行为可以通过外部场进行调控。以图17.12为例，它展示了一个圆形量子点的K谷情况，与图17.10a类似，但添加了一个谐波约束势 (V (r) = \frac{1}{2} m_j ω^2_j r^2)（(j = e, h)），其中 (m_e = \frac{1}{β})，(m_h = \frac{1}{α})，(ω_e = 30 meV) ，(ω_h = ω_e \sqrt{\frac{m_e}{m_h}})。这个谐波约束势可能与静电门控相关，其表达式也可写成 (V (r) = \frac{1}{2} k r^2) ，其中 (k = m_j ω^2_j)（(j = CB, VB) 分别对应电子和空穴）。

从图17.12可以看出，边缘态对于这种在边界附近较强的势具有一定的鲁棒性，但在能量上变得不稳定。具体来说，低M边缘态会发生蓝移，从能隙中间向导带（CB）附近移动。这种变化使得与导带态的反交叉现象在较弱的磁通量 (\varPhi) 值下发生，与 (V (r) = 0) 的系统（图17.10a）相比，反交叉发生在激发的导带态中。

总结来说，单层过渡金属二硫化物（TMDs）量子点中的边缘态对垂直磁场呈现出类似塞曼效应的线性响应。当与量子点的离域态发生反交叉时，会产生类似阿哈罗诺夫 - 玻姆（Aharonov - Bohm）的振荡。对于MoS₂量子点，这些特征预计会在K谷的导带中出现（在更强的磁场下，也会在K′谷的价带中出现）。通过添加外部势来改变边缘态相对于离域态的能量，可以调整出现这些类似量子环特征的磁场。