二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算的開(kāi)題報(bào)告

二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算的開(kāi)題報(bào)告一、研究背景量子點(diǎn)陣列一般是指在半導(dǎo)體材料表面上制備出周期性排列的多個(gè)量子點(diǎn)陣列，這些量子點(diǎn)之間具有縱向電子耦合（電子連續(xù)性），因此也又被稱為“二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列”。近年來(lái)，隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)量子點(diǎn)陣列的研究越來(lái)越深入，已經(jīng)成為納米電子學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。二、研究意義二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列的研究對(duì)于揭示半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列中電子行為的規(guī)律，探究單電子態(tài)和多電子相互作用的復(fù)雜性質(zhì)具有重要意義。同時(shí)，這一領(lǐng)域的研究也具有廣泛的應(yīng)用前景，例如：制備新型納米材料、設(shè)計(jì)新型量子電路等。三、研究?jī)?nèi)容本次研究的主要內(nèi)容是圍繞二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列的電子結(jié)構(gòu)特性，利用第一性原理計(jì)算方法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算分析，從而揭示其中的電子行為規(guī)律。具體來(lái)說(shuō)，將綜合應(yīng)用量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、能帶理論、密度泛函理論等基本原理，開(kāi)展以下研究工作：1.建立二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列體系模型，包括結(jié)構(gòu)的幾何形狀、晶格常數(shù)、材料成分、電荷分布等方面的參數(shù)。2.運(yùn)用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法，計(jì)算得到二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列的能帶結(jié)構(gòu)、電子密度及態(tài)密度等相關(guān)物理量。3.分析二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列的電子結(jié)構(gòu)特性，探究電子在點(diǎn)陣中行為的規(guī)律和特點(diǎn)。4.研究體系中外加電場(chǎng)、應(yīng)變或磁場(chǎng)等外部條件對(duì)體系電子結(jié)構(gòu)的影響。5.討論二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列的應(yīng)用前景和價(jià)值。四、研究方法本次研究所采用的方法主要包括：1.基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法，利用VASP軟件包，采用平面波基組和贗勢(shì)方法，計(jì)算得到量子點(diǎn)陣列的能帶結(jié)構(gòu)、電子密度及態(tài)密度等相關(guān)物理量。2.分析計(jì)算結(jié)果，繪制電子能帶和密度圖，以探究其物理特性。3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)和分析的結(jié)果討論該體系的電子行為規(guī)律、內(nèi)在特性、應(yīng)用前景等問(wèn)題。五、研究計(jì)劃本次研究的時(shí)間安排如下：1.第1-3周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。2.第4-5周：建立二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列體系模型，計(jì)算量子點(diǎn)陣列的晶格參數(shù)、電荷密度分布、電子軌道等參數(shù)，并驗(yàn)證模型的合理性。3.第6-7周：進(jìn)行第一性原理計(jì)算，計(jì)算量子點(diǎn)陣列的能帶結(jié)構(gòu)、電荷密度、電子軌道等參數(shù)。4.第8-9周：根據(jù)計(jì)算結(jié)果，繪制電子密度等物理量的圖像，分析得到的電子結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)，并初步探究電子行為的規(guī)律。5.第10-11周：深化研究，分析二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列的電子結(jié)構(gòu)特性，探究電子在點(diǎn)陣中行為的更細(xì)節(jié)規(guī)律。6.第12-13周：研究感興趣的特殊條件下該體系的電子結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，包括電場(chǎng)、應(yīng)變或磁場(chǎng)等外部條件對(duì)體系電子結(jié)構(gòu)的影響。7.第14周：總結(jié)研究數(shù)據(jù)，初步分析整個(gè)研究中發(fā)現(xiàn)的規(guī)律、問(wèn)題和變化趨勢(shì)等，并形成開(kāi)題報(bào)告。8.第15周：通過(guò)修改、補(bǔ)充完善開(kāi)題報(bào)告，并在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行論文的撰寫(xiě)和完善。六、研究預(yù)期成果本次的研究預(yù)期成果有：1.二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列的體系模型及計(jì)算方法的建立。2.通過(guò)第一性原理計(jì)算，獲取二維耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)陣列的能帶結(jié)構(gòu)及電子密度、態(tài)密度等相關(guān)物理量。3.揭示該體系的電