光剥离电子在圆形或环形微腔中逃逸的动力学研究

1、光剥离电子在圆形或环形微腔中逃逸的动力学研究近二十年来，纳米器件（1-100nm之间）的研究逐渐成为一个新的热门课题，研究这些微腔结构及其输运问题对于新一代计算机的研究将产生重大影响。本文利用半经典理论研究光剥离电子在圆形和环形微腔中出口在不同位置的逃逸情况。氢原子是最简单的原子，所以氢负离子是最简单的负离子。由于氢原子是单电子系统，原子核对核外电子具有较低的束缚能，对氢负离子的剥离更容易。当一束激光照射到H-离子，光子的能量被电子吸收后，电子获得能量后挣脱氢原子的束缚，从而剥离出去。我们研究了一簇从圆形或环形微腔最左端入口射入并从该微腔不同位置的出口逃逸的光剥离电子的轨迹。利用半经典理论构造

2、了体系的近似波函数，进而给出了几率密度的计算公式。研究了光剥离电子的逃逸几率密度随逃逸轨迹长度、激光偏振和环形微腔内圆半径的变化。最后对逃逸几率密度做傅里叶变换，得到路径长度谱。论文研究包括以下三方面：1.以圆形微腔为研究对象，分别对逃逸位置在圆的最右端和最顶端的情况进行研究。研究结果表明，由于量子干涉效应，光剥离电子的逃逸概率密度出现了振荡。此外，光剥离电子的逃逸概率密度与逃逸轨迹长度和激光偏振有关:比如我们固定激光偏振不变，光剥离电子的逃逸轨迹越长，逃逸几率密度越大；固定逃逸轨迹长度不变，逃逸几率密度随激光偏振角的增大先增大后减小。为了更清楚的看出量子力学和经典力学之间的联系，我们对体系的

3、半经典波函数进行傅里叶变换，从动量空间到长度空间，得到了体系的路径长度谱。我们发现路径长度谱中出现了一系列峰值，并且每一条峰值正好对应粒子从源点出发并到达逃逸点的一条轨迹。2. 以环形微腔为对象，分别研究粒子在环的最右端和最顶端逃逸的情况。环形微腔较为复杂，在圆形微腔的基础上研究发现，光剥离电子的逃逸概率密度不仅与逃逸轨迹长度和激光偏振有关，而且和环形微腔的内半径也有关。研究结果标明：当环形微腔的内圆半径不是特别大时，光剥离电子逃逸几率密度的振荡结构比圆形微腔复杂，并且随着内圆半径的增大，振幅变大；当内圆半径比较大时，逃逸几率密度又减小了。同样，我们对波函数进行傅里叶变换，得到了粒子的路径长度

4、谱，路径长度谱的峰值和粒子逃逸轨迹之间是一一对应的。3. 我们对光剥离电子在圆形及环形微腔中任意出口位置的逃逸进行了研究。对于圆形微腔，以分别出口距离入口为ttR/3和2ttR/3为例，研究了光剥离电子的逃逸几率密度随逃逸轨迹长度的变化；环形微腔中，出口距离入口为和冗R/4和3冗R/4为例，研究了光剥离电子的逃逸几率密度随内圆半径的变化。研究结果标明：出口位置不同，光剥离电子在圆形和环形微腔中的逃逸几率密度的振幅和频率都不同。通过本文的研究，对于理解量子力学与经典力学之间的联系提供了一个很好地实例。另外，本文的工作对于研究粒子在微腔中的逃逸和输运过程有一定的参考价值。论文一共分为五章。第一章引言，主要介绍了选题的意义及国内外的研究现状、半经典理论和本文的创新点。第二章利用半经典理论对光剥离电子在圆形微腔中的逃逸进行了研究，分别讨论了出口位于微腔右端和顶端两种情况。第三章研究了出口分别位于环