摘要
近年，纳米技术快速发展，极大地推进了人们对低维系统的广泛研宄。据现有技术，已经可以制备出性能良好的量子线、量子阱、量子点等低维半导体量子结构材料。在这些材料中不仅电子受限，而且声子系也受到调制。这样特殊的结构将导致其与三维体材料在某些性能上有很大的不同，例如：光电材料的光电性质、能量的输运特性等等。所以对低维半导体量子结构材料的研究具有意义。 经过许多科学家研宄发现影响低维半导体材料物理性质的因素之一就是电子一声子相互作用。本文主要研究独立量子阱中的声学极化子（由电子一声学声子耦合形成）及其自陷转变。采用Huybrechts变分法，首先给出独立量子阱中电子一声学声子相互作用的哈密顿量，其次对其进行两次么正变换，进而引入坐标、动量线性算符，最后求得独立量子阱中声学极化子的基态能量及其一阶导数值，根据得到的结果探讨研究了独立量子阱中声学极化子自陷转变的相关问题。 研究结果显示：独立量子阱中声学极化子基态能量随着电子一纵声学声子耦合常数的增大而减小，耦合到达某一强度时声学极化子基态能量随电子一声学声子耦合常数变化的曲线出现“突变点”，此点为电子从自由态向自陷态转变的转变点，并把与之对应的电子一声子耦合常数称为临界电子一声子耦合常数。当量子阱阱宽一定时，临界电子一声子耦合常数对应“突变点”的位置随着声子截止波矢的增大向着电子一声子耦合较弱的方向移动，而且临界电子一声子耦合常数与声子截止波矢的乘积趋于一个定值，可以将这个定值当做判断声学极化子自陷的判据，用来判别声学极化子自陷的难易程度。由此断定独立量子阱中声学极化子的自陷难易程度处于二维情况和三维情况之间，而且随着阱宽的增大，独立量子阱中声学极化子自陷的难度在增大。此外发现独立量子阱中的声学极化子的自陷转变，不仅与量子阱结构（阱宽）有关系，而且也与材料自身（拉曼常数）有一定的关系。 运用本文计算得到的独立量子阱中声学极化子自陷的判断标准，理论判断了实际材料中声学极化子的自陷。结果表明：声学极化子很难在碱卤化物和GaN材料的独立量子阱结构中发生自陷转变，但是声学极化子在AlN材料的独立量子阱结构中有可能自陷。该研究结果对设计和制造量子阱器件有指导意义。
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