电磁场对纳米结构作用的有限差分时域分析

• 作 者: 殷秋鹏
• 出 处: 南京理工大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 量子-电磁耦合 纳米薄膜 纳米管 量子态控制 时域有限差分

随着信息技术的发展,电子器件的尺寸已达到纳米尺度。在这种情况下我们需要将宏观与微观的理论结合以分析纳米尺寸的物理问题。总体来看,研究这些纳米尺寸的器件包含量子-电磁耦合效应。本文利用半经典的麦克斯韦-薛定谔耦合方法分析了一些量子-电磁耦合的物理问题,包括纳米薄膜的量子-电磁效应和纳米管的量子态控制。首先,采用麦克斯韦-薛定谔耦合方法,分析了纳米薄膜与电磁场的相互作用。采用谐振势阱和非谐振势阱分别表征了表面有序和表面无序的纳米薄膜中的电流分布。对于表面有序的纳米薄膜,极化电流呈周期性震荡;对于表面无序的纳米薄膜,极化电流杂乱无序。同时还分析了强场照射和弱场照射对纳米薄膜的影响,对于非谐振势阱,强场照射更容易使电子波包弥散。其次,本文采用达朗贝尔-薛定谔耦合求解方法分析量子-电磁耦合问题。相较于麦克斯韦-薛定谔混合方法,这种方法不用计算电场与磁场。因此,节省了计算时间与内存。最后,本文分析了纳米管中量子态转换的过程。在不考虑极化电流产生的辐射电磁场的耦合作用时,入射电磁脉冲无法实现量子态的完美转换;对于考虑辐射场的情况,量子态转换的过程可以完全实现,最后采用这一控制方法分析了多重量子态的转换。