量子点中载流子“反结合”：一种电荷分离效应

我们指出，最近在半导体量子点中观察到的载流子“反结合”现象——即两个电子-空穴对的基态能量高于单个配对基态能量的两倍——可完全归因于电荷分离效应，与其起源无关。在无外部电场的情况下，这种电荷分离源于电子和空穴波函数因势垒高度有限而不同的“展开”。当点尺寸缩小时，两个配对的能量始终低于势垒为无限时的情况。相反，由于小尺寸量子点中势垒对限制较小，两个配对的能量最终趋于体散布，导致当配对过于靠近时能量超过单个配对能量的两倍。为了充分理解这种“反结合”效应，我们还重新考察了一种配对加上一个载流子的情况。我们发现，尽管载流子只需以不同方式“展开”出量子点即可引起两个配对的“反结合”，但对于一种配对加上一个载流子的“反结合”仅在该载流子展开得最少时才会出现。此外，我们发现两种“结合能”之间存在一个显著的和律，分别对应两个配对和一个配对加上一个载流子的情况。