量子受限铅盐纳米线的电子结构和光学性质

在先前为球形半导体纳米晶体开发的四能带包络函数形式框架内，我们研究了具有导带和价带强耦合的量子受限铅盐（PbSe和PbS）纳米线（NWs）的电子结构和光学性质。我们推导了空间量子化方程，并数值计算了垂直于纳米线轴线的平面内横向电子运动的空间量子化态的能级，以及由于沿纳米线轴线的自由纵向运动而产生的电子子带。利用电子态本征函数的显式表达式，我们还推导了光学跃迁矩阵元的解析表达式，并研究了带间吸收的选择定则。接下来，我们研究了具有常规长程库仑相互作用和通过介质极化的粒子间耦合的两粒子问题。结果表明，由于PbSe材料的高频介电常数较大，因此纳米线/真空介电对比度高，沿纳米线轴线的所有粒子间距离上，通过介质极化的有效耦合显著超过有效直接库仑耦合。此外，通过介质极化的强耦合导致最低能量电子-空穴对（纵向激子）的纵向运动形成束缚态，而电荷载流子的快速横向运动则保持相互独立。