Introduction to the Experiment of Semiconductor QCE Measurement by Admittance Spectroscopy by Zhu hai 量子点 量子点结构指的是在半导体衬底上生长的具有纳米尺度的颗粒, 在单电子超微器件,光电子器件等应用中是很热门的研究对象。由于 量子点十分微小,载流子被束缚在很小的区域中,就如同原子实对价 电子的作用一般。所以量子点也被称为人造原子,是零维量子材料。 显然,受到量子点中的载流子受到三维的量子限制效应影响,也表现 出分立的能级。对于这个性质,量子点与量子阱类似。量子点样品 般采用分子束外延(MBE, molecule beam epitaxy)方法,在Si衬 底上生长自组织生长的Ge量子点。然后覆盖一薄层Si。同样,可以 周期性生长多层量子点,情况与前面讨论的多量子阱类似。由于量子 点尺寸十分小,自身的电容C~aF。因此填入一个电子引起的势能变 化e2/C,约为01eV,这个能量已经可以和其分立能级的能量比拟。 因此量子点还具有库伦荷电效应。库伦荷电效应本质就是电荷被束缚 在量子点中,于是点电荷的库伦场将发生显著的作用。比如在量子点 形成的势阱中(实际上是三维势阱),填充第1个电子将增加e2/2C势 能,而填充第2个、第3个……势能都 4 将增加e2/C。右图表示考虑了库伦荷电 E1 效应之后的量子点能级图。其中虚线为 按照类似原子模型解出的能级,Eo与E1 分别为基态和第一激发态。由于库伦荷 电效应,第一个填充电子的能级实际上 (1 为E0,在E0之上e2/2C:而第二个填充 4/20Introduction to the Experiment of Semiconductor QCE Measurement by Admittance Spectroscopy by ZHU Hai 4 / 20 量子点 量子点结构指的是在半导体衬底上生长的具有纳米尺度的颗粒， 在单电子超微器件，光电子器件等应用中是很热门的研究对象。由于 量子点十分微小，载流子被束缚在很小的区域中，就如同原子实对价 电子的作用一般。所以量子点也被称为人造原子，是零维量子材料。 显然，受到量子点中的载流子受到三维的量子限制效应影响，也表现 出分立的能级。对于这个性质，量子点与量子阱类似。量子点样品一 般采用分子束外延（MBE，molecule beam epitaxy）方法，在 Si 衬 底上生长自组织生长的 Ge 量子点。然后覆盖一薄层 Si。同样，可以 周期性生长多层量子点，情况与前面讨论的多量子阱类似。由于量子 点尺寸十分小，自身的电容C~aF。因此填入一个电子引起的势能变 化 ⁄C，约为0.1 ，这个能量已经可以和其分立能级的能量比拟。 因此量子点还具有库伦荷电效应。库伦荷电效应本质就是电荷被束缚 在量子点中，于是点电荷的库伦场将发生显著的作用。比如在量子点 形成的势阱中（实际上是三维势阱），填充第 1 个电子将增加 ⁄2C势 能，而填充第 2 个、第 3 个……势能都 将增加 ⁄C。右图表示考虑了库伦荷电 效应之后的量子点能级图。其中虚线为 按照类似原子模型解出的能级，E0 与 E1 分别为基态和第一激发态。由于库伦荷 电效应，第一个填充电子的能级实际上 为 E0 (1)，在 E0之上 ⁄2C；而第二个填充 E0 E0 (1) E0 (2) E1 E1 (1) E1 (2) E1 (3) E1 …… ……(4)