半导体量子点中的节点“基态”与轨道纹理

传统理解认为，非磁性量子力学系统的基态应当是无节点的。虽然这一概念为理解半导体纳米结构中的能级排序提供了有价值的指导，但有报道指出空穴可能存在节点基态。然而，此类节点态的存在一直备受争议，甚至被视为 $\boldsymbol{k{\cdot}p}$ 模型的人为产物。通过结合 $\boldsymbol{k{\cdot}p}$ 模型和紧束缚模型这两种互补方法，并辅以连续模型的有效哈密顿量，我们揭示了量子点中的节点基态并不局限于某种特定方法。值得注意的是，价带顶节点空穴态的出现可归因于空穴动能与导带态耦合之间的竞争所形成的轨道涡旋纹理。我们提出了一项实验测试方案，以验证我们关于能级顺序反转及节点基态存在的预测。我们还讨论了我们的发现以及轨道纹理的研究如何与其他材料体系相关。