本文在Huybrechts弱耦合极化子模型的基础上,采用线形组合算符和两次幺正变换相结合的方法研究了库仑场下各种量对三角量子阱中弱耦合极化子相互作用能的影响。经过推导,得出了三角量子阱中弱耦合极化子相互作用能的表达式,库仑场下三角量子阱中弱耦合极化子相互作用能由三项组成:分别包括束缚势能量、电子与体纵光学声子之间相互作用能和三角量子阱中限制势能量。这三个部分对相互作用能各有贡献,均不可忽略。进一步还可以选择具体的半导体材料进行数值计算,从而得到确定半导体量子阱中极化子相互作用能随量子阱中库仑束缚势、电子-声子耦合强度和三角量子阱中限制势的数值对应变化关系,从而体会库仑场下各种参量对三角量子阱中弱耦合极化子奇特的量子效应。此结论也可以广泛推广到库仑场下各种弱耦合材料三角量子阱中极化子相互作用能的参考和计算。

采用Lee-Low-Pines变换和Pekar类型变分法推导出非对称高斯势施主中心量子点中束缚极化子的基态和激发态能量和波函数, 进而构造了一量子比特所需的二能级结构。基于费米黄金规则和偶级近似研究了束缚极化子基态的衰变。引入了一个用两态极化子基态衰变时间来量化量子点量子比特退相干时间的量度法, 并与极化子激发态衰变时间量化量子点量子比特退相干度量法进行了对照讨论, 揭示了二者的相同物理机理。通过研究电场下材料的介电常数比、电声耦合常数和温度对施主中心量子点中束缚极化子基态寿命的影响, 揭示了材料属性与环境因素对量子点量子比特退相干的影响。

本文采用幺正变换和改进的线性组合算符相结合的办法研究了自旋对量子线中强耦合束缚极化子性质的影响。计算了在自旋影响下量子线中强耦合束缚极化子的振动频率、基态能量和平均声子数。计算表明,在自旋影响下振动频率随受限强度和库仑束缚势的增大而增大,随耦合强度的增大而减小;基态能量分裂为自旋向上,向下两条能量,并随着振动频率的增大而减小;能量会随受限强度的增大而增大。

采用线性组合算符和幺正变换相结合的方法研究了Rashba效应对抛物量子线中强耦合束缚极化子激发态性质的影响, 计算了束缚极化子的第一内部激发态能量、激发能量和振动频率。讨论了这些量对约束强度、自旋轨道耦合强度和库伦束缚势的依赖关系。数值计算结果表明: 束缚极化子的第一内部激发态能量、激发能量和振动频率都随约束强度的增加而增大；但第一激发态能量随库仑束缚势和自旋与轨道之间耦合强度的增加而减少, 而激发能量和振动频率随库仑束缚势的增加而增大。

采用三角势近似界面导带弯曲, 研究了有限高势垒GaN/Ga1-xAlxN球形量子点中束缚极化子的结合能及其压力效应。数值计算了杂质态与声子之间相互作用对结合能的影响, 同时与方形势垒进行了比较。结果表明, 随着电子面密度的增加, 导带弯曲效应增强, 束缚极化子结合能逐渐下降。当电子面密度ns=(6.0,8.0)×1011/cm2且量子点半径R＞10 nm时, 束缚极化子的结合能趋近于一个相同且较小的值。结合能的极化效应主要来自杂质与光学声子相互作用的贡献。

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。

给出了具有椭球边界量子棒经坐标变换成球形边界的哈密顿量。采用线性组合算符和幺正变换的方法研究了在非均匀抛物限制势下量子棒中强耦合杂质束缚极化子的性质。导出了量子棒中强耦合杂质束缚极化子的振动频率和声子平均数随库仑束缚势、电子-声子耦合强度、椭球的纵横比和量子棒的横向和纵向有效受限长度的变化关系。数值计算结果表明：振动频率和声子平均数随电子-声子耦合强度和库仑束缚势的增强而增加，随量子棒的横向和纵向有效受限长度和椭球的纵横比的减小而增大。表现出量子棒的奇特的量子尺寸限制效应。

采用线性组合算符法和变分法,讨论了极性晶体膜中电子与SO声子耦合强,与LO声子耦合弱的电子-声子相互作用系统的有效质量.得出了束缚极化子的有效质量随膜厚的变化规律.对KCl材料进行数值计算的结果表明,不同支声子与电子相互作用对有效质量的贡献并不相同,而且由于束缚势的存在,使有效质量增大.