研究双轴应变对单层CdZnTe半导体材料电子特性与光学性能的影响，可为制备光学性能优异的CdZnTe器件提供理论支持。本文采用Material Studio 软件构建单层CdZnTe模型，并在其(100)和(010)方向上施加应变。基于密度泛函理论的第一性原理模拟计算了单层双轴应变对单层CdZnTe带隙、载流子有效质量、迁移率和介电常数等性能的影响。结果表明，拉伸和压缩应变均能减小单层CdZnTe的带隙，且双轴应变可有效调控单层CdZnTe的载流子有效质量、迁移率和介电常数。与拉伸应变相比，相同大小的压缩应变对单层CdZnTe性能的调控更加明显。随施加双轴压缩应变的增大，单层CdZnTe的带隙值逐渐减小，CdZnTe半导体吸收光的波长范围得到提高，单层CdZnTe的载流子有效质量、迁移率总体呈下降趋势，介电常数实部逐渐下降，虚部逐渐上升，意味着单层CdZnTe的金属性增强，光学性能提高。

采用同轴送粉法进行了W-Cu复合粉末的激光熔覆实验, 研究了不同工艺参数对单道熔覆层几何特性和颗粒分布的影响, 提出了有效质量能量密度(k)概念。结果表明, 在单道熔覆实验加工体系下, 熔覆层的散逸能量密度约为3.5×10-3 kJ·mm-2。在一定加工条件下, 熔覆层中存在有效质量能量密度临界值(k′), 当k＞k′时, 熔覆层中可以形成稀释区; 随着k值的减小, 熔覆层内的W颗粒发生团簇→均匀分布→沿熔覆层边缘分布→“W包Cu”不同状态的变化。单道多层熔覆时, k值受单道熔覆层形状的影响较大, 熔覆层宽高比越小, 实际的k值和试样的相对致密度越小。

考虑电子-声子耦合强度因维度而异,导出了描述三维、二维和一维混晶中电子-声子相互作用的哈密顿量。考虑构成三元混晶的两种二元晶体的晶格失配会使混晶体积随元素组分比改变,在推导三维、二维和一维三元混晶中极化子自陷能量和重整化有效质量时计入了离子相对位移与二元晶体原胞体积的关系。结果表明:磷化物三元混晶中极化子自陷能量和重整化有效质量随元素组分的变化关系呈明显的非线性特征,对晶格适配明显、电子-声子耦合较强的材料,体积效应不可忽略。维度越低,非线性特征和体积效应越明显。

当量子点粒度分布为高斯分布时，应用有效质量近似，在低浓度掺杂范围内，得到了量子点荧光辐射谱线形函数与量子点尺寸之间的一般关系，解释了尺寸涨落对线形展宽的影响。对II-VI族的CdSe 量子点和IV-VI族的PbSe量子点的数值计算表明：量子点荧光谱线的半峰全宽、荧光辐射强度、峰值波长等与实验结果基本一致。量子点尺寸的粒度分布对荧光辐射谱线展宽有较大的影响。荧光辐射谱展宽是一种非均匀展宽。

采用线性组合算符、LLP幺正变换和变分方法, 研究Rashba效应下量子 点中强耦合束缚极化子有效质量的性质。 对RbCl量子点数值计算的结果表明:极化子的振动频率、有效质量均随极化子速率、受限强度和库仑束缚势的 增大而增大, 原因是极化子速率增大电子动能增加, 库仑束缚势增大导致电子-声子间相互作用增强, 受限强度增大使电子运动的有效范围减小导致电子能量增大, 进而使极化子的振动频率和有效质量增大。 受Rashba自旋轨道相互作用的影响, 极化子的有效质量发生劈裂, 劈裂间距随极化子速率的增大而减小。

基于Tokuda-Lee-Low-Pines变分法研究了温度对非均匀抛物限制势下量子棒中弱耦合极化子有效质量的影响，推导出量子棒中弱耦合极化子的有效质量m*随量子棒纵横比e′、电子声子耦合强度α和温度参数γ的变化规律。数值计算结果表明，量子棒中弱耦合极化子的横向有效质量m*‖和纵向有效质量m*z均随电子声子耦合强度α的增加而增大，随温度T的升高而减小；量子棒中极化子的横向有效质量m*‖随量子棒纵横比e′的增加而增大，纵向有效质量m*z随e′的增加而减小。

采用改进的线性组合算符和幺正变换相结合的方法，导出了三角量子阱中弱耦合极化子的有效质量。讨论了极化子速度、电声子耦合常数和电子面密度对极化子有效质量的影响。通过对GaAs材料的数值计算结果表明：因为电-声子耦合作用和Rashba效应的存在，发现弱耦合极化子的有效质量由两部分组成，而且弱耦合极化子的有效质量随电声子耦合常数、电子面密度和极化子速度都发生了分裂。

在有效质量近似下,利用微扰法研究了InAs量子环内类氢杂质基态及低激发态的能级分布。受限势采用抛物形势,在二维平面极坐标下,用薛定谔方程的精确解析解进行计算。数值计算结果显示,电子能级敏感地依赖于量子环半径,能级存在极小值,这是由于限制势采用抛物势的结果。如果减小环的半径,可以增加能级间距。第一激发态类氢杂质能级的简并没有消除,n≥2时简并的能级发生分裂并且间距随半径的增大而增大。电子能级间距还敏感地依赖于角频率并随角频率的增大而增大。第一激发态的简并没有消除,第二激发态的简并被部分地消除。在计算InAs量子环中类氢杂质的基态和低激发态的能级时,角频率改变的影响也是很深刻的。文章结果对研究量子环的光跃迁及光谱结构有重要指导意义。

采用球型量子点模型, 应用有效质量近似理论, 研究了 (nc-Si/SiO2)/ SiO2多层量子点结构的激子能级和波函数。结果表明, 有限深势阱模型的引入更符合实际更加准确。无论在无限深或有限深势阱下, 激子质心运动部分基态能量随量子点半径的减小而急剧增大。对于相同的量子点半径a, 无限深势阱下的质心部分能量总比有限深势阱高, 且二者的差距随a的减小而增大。

采用Tokuda改变的线性组合算符法和改进的Lee-Low-Pines变换法, 研究了温度对量子阱中电子(空穴)与界面光学(IO)声子强耦合又与体纵光学(LO)声子弱耦合激子的有效质量的影响。结果表明, 由电子(空穴)-体纵光学声子弱耦合所产生的激子有效质量(M*ex－LO)随量子阱宽N的增加而增大、随电子与空穴间相对距离ρ的增加而先增大后缓慢减小再趋于稳定, 温度T对M*ex－LO及其随N和ρ变化的规律产生显著影响, 同时, M*ex－LO随T的变化也强烈的受到量子尺寸效应的影响; 由电子(空穴)-界面光学声子强耦合所产生的激子有效质量M*ex－IO随N的增加而减小、随T的升高而增大、随ρ的增加而先增大后缓慢减小再趋于稳定, 但T对M*ex－IO随N和ρ变化的规律无明显影响。