外场下量子点、纳米线及其复合结构的量子特性

量子点、纳米线及其复合结构是当前低维纳米科学研究的重要课题，针对其在外场下量子特性调控的研究具有重要意义，为新型量子结构和器件的设计增加了新的自由度，是未来电子学、自旋电子学、光学及量子信息器件设计应用的基础。本项目理论研究与实验相结合，深入研究量子点、量子环在电场、磁场及其它复合势场下少电子、激子及带电激子的能级结构、自旋-轨道耦合效应与光学性质等量子特性；研究纳米线复合结构在电场、光场下的输运特性，探索在强场下的半导体-金属转变及其引起的无序效应和粒子关联效应。本项目的主要研究特色是：通过建立物理模型、发展计算方法，结合实验测量，发现新的量子效应，揭示物理机制，实现源头创新，为相关复合纳米结构的设计应用提供理论依据，并力争为实际应用构建新器件原型。

本课题以新型量子点、纳米线及其复合异维/异质结构为研究对象，系统地研究体系的能谱结构、输运性质等量子特性，尤其是电磁场、光场等外场的调控作用，为相关器件设计提供理论基础。主要研究成果包括：发展了处理量子点在外场下输运行为的量子噪声方法；发展了分区级数解法用于求解复杂电磁场下的二维Dirac方程，系统地研究了石墨烯磁量子点中的单电子态、少电子态的能谱结构，研究了由空间调制能隙形成石墨烯量子点、量子环的可能及外加电磁场对体系能谱结构的调控作用；深入分析了石墨烯中施主杂质态在外场下的量子行为。研究了双壁碳纳米管薄膜和TiO2纳米管阵列及Si纳米线阵列构成的异维/异质结构的光电特性，发现了由维度差效应造成的优异光电导特性; 发现了宏观长Ag纳米线束的负光电导行为，利用传导电子与金属表面等离激元的相互作用对实验结果给与了解释；研究了宏观长Ag/Ag2S同轴核壳结构纳米线光电导与Ag2S层厚度的关系。