磁性半导体量子点中自旋态的微波调控

半导体自旋电子学试图利用电子的自旋自由度来构造和实现传统的电子学器件，以解决即将面临的问题。量子受限结构中的操控自旋的最为实用化的方案是利用外电场和光脉冲来调控自旋。本项目主要研究稀磁半导体量子点中sp-d 交换作用,量子点尺寸，温度和磁离子分布等因素对磁离子态的影响，以及磁离子态对量子点光学性质的影响，并通过微波场来实现对体系的磁离子自旋态的调控，从而为实现自旋调控器件提供物理基础。本项目对于深化对稀磁半导体量子点的物理性质的理解和实现自旋极化的半导体光电器件具有重要的指导意义。

项目期间我们进行了如下的研究内容：.1, 研究了稀磁半导体量子点的电子态、激子态，及其外磁场、外电场和应力场对其的影响。并且也研究了载流子自旋与局域磁矩的交换作用、电子自旋-轨道相互作用、电子-空穴的交换关联等。这些机制对材料结构、外场的依赖关系，以及如何影响半导体的光学性质。 在此基础之上研究非对称量子点磁离子自旋态的如何受载流子自旋，激子自旋机制的关系，以及如何影响半导体的光学性质，从而实现利用微波来调控体系磁离子自旋的一个模型。.2,研究了利用光脉冲调控单个量子点的自旋体系，同时还研究了对称耦合和非对称耦合双量子点体系的光调控自旋..3除了传统外延方法制作的量子点结构，我们注意到最近研究的纳米线结构，特别研究了交叉纳米线形成的量子点的光调控自旋的性质。交叉纳米线结构在其交叉位置的激子特性PL谱有类似与量子点的结构，而且交叉量子线作为输运器件有其结构优势，同时也研究了一维光晶调制石墨烯结构。.研究从理论方面开展这方面的研究，并与实验结果进行比较，并为实验提供新方案。获得微波磁离子互作用系统的一般性理论，利用外场对量子点中磁离子自旋态相互作用制备实现自旋调控的量子器件，项目对弄清实验现象的物理本质、实现稀磁半导体自旋量子器件具有十分重要的指导意义。