变分法研究Zn1-xCdxSe/ZnSe量子阱的量子Stark效应

"这篇文章是2002年发表在浙江大学学报(工学版)的一篇工程技术论文，主要探讨了Zn1-xCdxSe/ZnSe量子阱中的量子Stark效应，通过变分法计算电子、空穴基态能量及激子束缚能的变化，并与实验数据进行了对比。" 在半导体物理领域，量子Stark效应是指在外加电场作用下，量子阱中电子和空穴的能级发生分裂和移动的现象。在本文中，作者吴旭明和唐九耀运用变分法对Zn1-xCdxSe/ZnSe量子阱结构进行了深入研究。他们考察了量子阱宽度（量子限制）和外部电场强度两个关键参数对量子Stark效应的影响。 变分法是一种处理量子力学问题的数值方法，通过寻找能量泛函的最小值来近似求解粒子的基态能量。在这个研究中，这种方法被用来计算电子和空穴在量子阱中的低能级以及激子的束缚能。激子是由一个电子和一个空穴形成的束缚态，其能量特性受量子阱的几何尺寸和外部电场的影响。 计算结果表明，随着外部电场的增强和量子阱宽度的增加，量子Stark效应表现得更加明显。这意味着电场和量子阱的尺寸能够显著改变电子和空穴的状态，进而影响材料的光学性质，例如激子吸收峰的位置。这种移动反映了电场对激子能级的分裂和位移，即Stark移动。 为了验证理论计算的准确性，作者将计算得到的Stark移动与实验测量的激子吸收光谱数据进行了比较。当量子阱的宽度为9纳米，电场强度达到100 kV/cm时，理论计算与实验数据的吻合度较高。这证明了变分法在分析这类量子效应中的有效性，也为理解和控制基于Zn1-xCdxSe/ZnSe量子阱的半导体器件的性能提供了理论基础。 关键词涉及到的主题包括Zn1-xCdxSe/ZnSe量子阱结构，量子Stark效应，以及变分法的应用。这些关键词揭示了研究的核心内容，即如何利用数学工具理解半导体量子结构在电场作用下的能级行为，这对于开发新型光电器件和微电子技术具有重要意义。 这篇论文贡献了一种量化分析量子Stark效应的方法，为设计和优化基于Zn1-xCdxSe/ZnSe量子阱的半导体器件提供了理论指导。通过深入研究量子Stark效应，科研人员可以更好地预测和控制半导体材料的光学和电学特性，从而推动信息技术的进步。