与圆柱腔远红外光子模式相互作用的量子点阵列的磁光性质

我们对 GaAs 异质结构中方形横向量子点超晶格内的二维电子气在外部均匀垂直磁场和具有一个量子化模式（TE011 模式）的远红外圆圆柱光子腔中的平衡性质进行了建模。在由非相互作用系统的单电子态和光子数算符本征态的张量积构成的截断线性基中，使用密度泛函理论的局域自旋密度近似来计算腔中二维电子气的电子-光子态。在长波近似下，外磁场和腔光子场的矢量场具有共同的空间对称性，这增强了顺磁和抗磁电子-光子相互作用中的高阶磁单光子和多光子过程。电子-光子耦合将显式的光子副本引入能带结构，所有子带都获得一个光子含量，每个子带的光子含量是恒定的，并且随着耦合增强或光子能量变化，该含量可能偏离整数值。当光子能量和耦合使子带进入共振时，子带表现出复杂的拉比反交叉行为。当光谱中出现共振时，复杂的能带子结构导致倒易空间中的光子密度变化。电子-光子耦合使电荷密度极化，并且随着耦合强度的增加，倾向于减少库仑交换效应。