влияние формы малых квантовых точек на g-фактор и эффективную массу связанных одноэлектронных состояний

摘要

Исследовано влияние формы малых квантовых точек на процесс формирования в них зонной структуры по мере роста размеров этих точек. Получены замкнутые формулы для определения энергии связи симметричных одноэлектронных состояний, локализованных на сферических и кубических квантовых точках, в ковариант-ных полупроводниковых гетероструктурах. Показано, что кубическая квантовая точка сколь угодно малых размеров (разумеется, с поправкой на конечные размеры атома) способна локализовать электрон, в то время как для сферической квантовой точки существует конечный критический радиус, ниже которого локализация электрона невозможна. Рассчитан диапазон размеров квантовых точек, при которых они способны локализовать только один электрон; такие точки могут служить прототипами кубитов. Конкретные расчеты энергии основного состояния проведены для гетероструктуры InAs/AlSb, имеющей ковариантный тип и потому не способной локализовать дырки. Известная (к, р)-теория Кейна, описывающая перенормировку эффективной массы электрона и фактора Ланде в объемном полупроводнике, модифицирована для квантовых точек малых размеров. Проведены расчеты этих параметров для локализованных электронов в кубических и сферических квантовых точках упомянутой гетероструктуры InAs/AlSb. Установлено, что по мере роста размеров точек эффективная масса и g-фактор в кубических точках быстрее сходятся к своим объемным значениям, чем в сферических точках. Важно, что фактор Ланде при любых размерах квантовых точек сохраняет свою зависимость от материала внешней матрицы.