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    II-VI族半磁性半導體薄膜光學特性之研究(I)
    (1995)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    國立交通大學電子物理學系
    本計畫探討在硫化鎘薄膜中加入一些如錳 或鐵等磁性元素使成為半磁性半導體的材料之 製作與研究這些半磁性半導體的光學及磁性的 特性,計畫將分為下列幾個階段:(1)利用RF濺鍍 法,製作高品質的硫化鎘薄膜.今年更進行有關 UHV雷射鍍膜法的先期研究,以達到能掌握控制 晶粒大小及厚度技術,期能製作出高品質薄膜, 以配合吸收光譜的量測,以及光激冷光輻射光 譜的測量以研究晶粒大小幾何變化對激子能階 的影響;研究溫度變化對同一大小晶粒光激冷 光輻射光譜的影響;另外還要研究晶粒邊界改 變時,硫化鎘電性的變化情形及因為晶粒大小 的變化,硫化鎘光縱支聲子及光橫支聲子譜線相互間發生消長或各別所造譜線藍位移的情形 ;我們也將研究干涉加強拉曼光譜強度隨晶粒 幾何的變化情形;(2)利用RF濺鍍法:採用雙電子 鎗,製作高品質的半磁性半導體Cd/sub1-x/Mn/sub x/ S及Cd/sub 1-x/Fe/sub x/S,繼續用Nd:Yag雷射從事蒸鍍 DMS薄膜的工作以資比較並掌握控制Mn及Fe的成 分X,使得X的值能界於0.001.ltoreq.x.ltoreq.0.35範圍. 利用光激冷光輻射系統並配合超導磁鐵系統, 探討不同成分磁元素或不同濃度的同種磁性元 素在有無外加磁場作用下,激子譜線位置之變 化,並探討磁離子成分與激子譜線位置變化之 關係,以研究磁離子所造成的區域場對硫化鎘 能帶分裂的影響及由外加磁場造成的磁光效應 .我們也將探討巨量的吉曼分裂及巨大法拉第 轉動的效應,以進一步了解sp-d對易交互作用的 機制,並研究磁場對光調制的現象.另外我們將 做一些先期研究,探討成長一些立方晶格結構 的半磁性半導體,例如Cd/sub 1-x/Fe/sub x/Te、Cd/sub 1-x/Mn/sub x/Te在這些DMS中,其輕重電洞能帶是簡 併的.我們將研究外加場(磁、電及應力)對這些 簡併能帶分裂的影響.我們除了進行探討硫化 錳鎘及硫化鐵鎘及其他種類半磁性半導體在外 加磁場壓力下所表現的物理特性外,並將探討 以晶格常數接近CdS的基板,在基板上逐層鍍上 CdS薄膜,使厚度約從0.01.mu.m到10-20.mu.m,利用反射 率、PL及偏極PL來研究在零壓力或有外加壓力 下CdS由於逐層生長造成的應變對價電子能帶( Valence band)分裂的影響.
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    II-VI族稀磁性半導體之研究與凝體物理理論探討
    (1999)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    交通大學電子物理系
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    II-VI族稀磁性半導體之研究與凝體物理理論探討(II)
    (2000)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    交通大學電子物理系
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    二六族稀磁性半導體特性及高壓相變與理論物理之探討
    (1998)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    交通大學電子物理系
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    作用玻子模型之推廣與變形原子核同位素之研究(II)
    (1993)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    交通大學電子物理學系
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    半導體微結構物理特性的研究(I)
    (1995)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    國立交通大學電子物理學系
    在此計畫的第一部分,我們將研究在量子點 中的雜質與激子其能階隨著量子點的大小改變 而改變的量子尺度效應.外加電場、磁場與量 子點的幾何形狀等因素對能階的影響也將被考 慮進來.我們將選擇適當的波函數,利用變分法 來求出其能階.當量子點的大小、形狀改變,因 而分別趨近於嚴格的三維、二維、一維與零維 時,此波函數將分別等於這些極限情形下的嚴 格波函數解.本計畫的第二部分將探討D/sup -/中 心的問題.所謂的D/sup -/中心即是由淺授子捕捉 一個自由載子所形成的似氫陰離子,關於這個 題目最近也引起許多研究者的興趣.在實驗方 面,D/sup -/中心的存在已經由磁光實驗所確定. 而在理論方面,在零磁場或有外加磁場的情況 下D/sup-/中心這種束縛態的存在與個數問題早 已被提出,而長久以來一直受注目的有趣問題. 在一些特殊的情況下,束縛態的存在性定理已 嚴格的被證明過.我們將研究在低維度半導體 系統中的D/sup -/中心其束縛能隨著此系統尺度 大小的改變所相應的變化.外加磁場的效應也 將被考慮進來.這問題基本上是一個庫倫場中 加上適當形式的位能障的三體問題.我們擬採用複合球座標先將此三體問題簡化為二體問題 ,並加上適當的邊界值條件來探討此一問題.這 方法預期將可得到比一般的變分法所得到的結 果更正確.本計畫的第三部分將探討低維度量 子侷限系統的另一個有趣的問題,即考慮所謂 的 "禁制轉子(Hindered rotors)"系統.在此系統中, 徑向維度的運動或可不受限制,但在轉動維度 的運動卻受到位能的侷限而使其能量量子化. 這種禁制轉子問題,在研究晶體表面的吸附分 子或半導體表面的似氫雜質時有收光譜不同於 塊材中雜質或自由轉子的光譜形式.在計算表 面禁制轉動能階時,侷限位能的選擇形式關係 著計算結果的準確度.在以往計算此種禁制轉 動能階的文獻中,均假設位能障為無窮大.這種 假設雖然簡化了計算過程,卻也使得所得的結 果只能定性地符合實驗數據,卻無法求得數值 的一致.因此,在本計畫中,我們將提出較為實際 的三種位能型式:有限高位能障模型、拋物線 式位能障模型及正弦式位能障模型,並選擇適 當的表面及吸附分子來計算禁制轉子的能階, 進而與實驗數據比較,以確定正確的位能型式. 這個資訊並可用來進一步了解吸附分子與表面間的交互作用機制.此外,我們也將計算表面似 氫雜質在表面侷限位能作用下的能階.在這種 情況,電子的運動除了角度方向受到侷限外,在 徑方向也受到庫侖位能的牽引,因此能階的形 式將較為複雜.我們將把計算的結果與在其他 低維度量子侷 限系統內的似氫雜質以及三維似 氫雜質的能階做比較,進而了解在各種侷限系 統中的雜質能階變化的情形.最近由於高溫超 導體的發現激起了對強偶合電子系統理論探討 的興趣.這些高溫超導體都有一些共同點,如都 有二維的氧化銅平面,在超導相附近都有反鐵 磁相,而隨著電洞濃度的增加此反鐵磁相被破 壞而進入了超導相.所以一般認為磁性交互作 用是產生超導的主要原因.Anderson認為用強耦合 (Strong coupling)的單價帶哈伯模型(Single Band Hubbard Model)就足以描述氧化銅超導體的物理.他 並且強調在此模型下金屬態不應由Fermi液體而應用所謂的Luttinger液體理論來描述.在此圖像 下其元激發是由不帶電自旋1/2的費米子,稱為 Spinon與帶電荷/sup +/e的無自旋玻色子,稱為Holon 所組成.我們想把Slave boson的技巧用在二維的t-J 模型上,並加上氧化銅層間的弱耦合效應來實 現這種Spinon-Holon圖像.而此處的t-J模型正是由 強耦合單價帶哈伯模型所導出的有效模型.我 們想研究在少量的電洞濃度下由此方法得到的 反鐵磁態下的一些磁學性質如自旋-自旋相關 函數、動態與靜態的自旋磁化率與比熱隨著溫 度與電洞濃度的改變情況.其結果將與一般用 Magnons所導出的結果做比較.
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    半導體特性---高壓相變,超輻射及量子傳輸研究(II)
    (2001)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    交通大學電子物理系
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    半導體特性-高壓相變、超輻射及量子傳輸研究(I)
    (2000)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    國立交通大學電子物理學系
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    大專院校物理及地球科學課程改進計畫
    (1995)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    國立交通大學理學院
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    奈米結構的空腔量子電動力學及量子傳輸(I)
    (2002)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    交通大學電子物理系
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    奈米結構的空腔量子電動力學及量子傳輸(II)
    (2003)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    國立交通大學電子物理學系
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    奈米結構的空腔量子電動力學及量子傳輸(III)
    (2005)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    交通大學電子物理系
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    Ⅱ-Ⅵ族稀磁性半導體之研究及半導體微結構之探討(I)
    (1997)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    交通大學電子物理系
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    硫化鎘薄膜的量子侷限效應的研究(II)
    (1993)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    交通大學電子物理研究所
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    硫化鎘薄膜量子侷限效應與硫化錳鎘的特性研究
    (1994)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    交通大學電子物理研究所
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    稀磁性半導體薄膜光學特性之研究與半導體微結構之理論探討(II)
    (1996)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    國立交通大學電子物理學系
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    量子糾纏態之研究
    (2005)
    褚德三
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    交通大學電子物理系
    在研究量子訊息與量子計算機之傳輸、儲存與讀取過程中，量子訊息之處理是 很重要的工作，而處理量子訊息時，例如量子視訊傳輸、量子資據之壓縮及量子密碼之 加密解密等，則均有賴於是否能以最大量子糾纏態在傳送者與接受者之間的量子通道中 傳送。糾纏態的產生相當多元化，例如在微空腔中的兩個量子點系統，即可因空腔中光 子熱庫的引發而產生，另外，如兩個原子系統共同分享了光子熱庫，則這兩個原子也有 機會形成糾纏態。此外，由於奈米技術的快速進展，固態物理學家們更可以在 Gate-controlled 且距離甚遠的的兩個量子點中，透過Kondo 效應(RKKY 交互作用)形 成遠距離電子自旋的糾纏態。有鑒於糾纏態物理成因的多樣性以及其在量子資訊科學上 的應用價值，我們將從不同的物理系統出發，探討糾纏態的形成方式及其可操控性。本 計畫將包涵實驗與理論部分共三個子題： (1) CdSe/ZnS 量子點的超輻射現象及其在空腔中糾纏態的產生與純化 (2) 超快雷射下轉動分子間的糾纏態 (3) 量子點在Kondo 效應極限區域伴隨自旋反轉的傳輸現象 在第1 子題中，我們將測量極少數CdSe/ZnS 量子點的超輻射現象，利用光學攝子及化 學合成的CdSe/ZnS 量子點，使能觀測極少數量子點的超輻射現象，並量量子點中激子 衰變之衰變率及頻率遷移。我們也將發展出一套如何在空腔中產生糾纏態與如何將之純 化的理論，並配合實驗。 在第2 子題中，我們將研究超快雷射照射下轉動分子間的糾纏態如何產生的機制，並研 究如何使得糾纏態達到最大糾纏。 在第3 子題中，我們將研究量子點在伴隨有spin flip 效應發生時的傳輸情形。並將 之延伸到多量子點結構的情形。 上述三個子題將各分三年進行。 表
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    量子糾纏態建立、純化、及相關應用之研究
    (2006)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    交通大學電子物理系
    本計劃著眼於奈米尺寸量子元件及材料的光電特性及應用與量子資訊原理的研 究。諸如量子點，量子環，電子自旋元件的光電特性，量測原理及其在量子資訊上的運 用。在量子點方面的研究，我們將研究多量子點系統的光電性質及其在測量原理上的特 性。在多量子點的光電特性上，我們將討論量子點間交互作用，包含電子-光子交互作 用及庫倫交互作用等對電流的影響。對於量子點的光性測量，我們將研究多量子點系統 的螢光特性，及由多量子點所構成的強關聯自發輻射效應，即多量子點系統的超輻射現 象。此外我們也研究多量子點系統與光或聲子交互作用下的電子傳輸現象。在量子點的 電性測量上，我們著眼於系統，環境與測量裝置間的交互作用。希望藉由電性的量測， 可以推估物理元件系統，環境，以及量測系統的狀態。我們希望能藉由對多量子點系統 的物理特性研究，提供在量子資訊系統上所可能遭遇或必須瞭解的物理特性並瞭解當這 些多量子點系統運用在量子資訊時所可能發生的物理現象。在量子環的研究中，我們將 著眼於自旋-軌道交互作用所引起的干涉效應在低溫下對電子傳輸現象的影響。 在量子資訊理論方面的研究上，我們將討論量子糾纏態中量子關連性的物理意義， 由此，一方面我們可以探討量子力學的基礎議題: Eistein-Podolsky-Rosen paradox 與隱變 數理論 ，以及相關議題的延伸。另一方面，可以探究多量子位元量子態的偵測，此研 究有助於以最少的實驗資源，判別實驗中所製造出的量子態是否為一個genuine 多量子 位元糾纏態。目前量子力學的基礎議題-廣義貝爾不等式的建立及多位元糾纏態偵測仍 缺乏基礎理論，然而，這二點對深入瞭解量子糾纏態的共通性而言，是十分重要的。所 以，此二點為本計畫另一主題的研究目的，希冀透過此探究，能接近糾纏物理的核心， 並完成更廣泛的量子資訊之應用。
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    量子點光電特性及相關應用之研究
    (2007)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    國立交通大學電子物理學系(所)
    本計劃著眼於奈米尺寸量子點及材料光電特性的研究，涵蓋有量子點自發輻 射及干涉量測、量子消相干、量子傳輸以及極小數光子量測的探討，這些課題近 年來在量子計算與資訊相關領域引起廣泛的興趣。在量子點電性方面的研究，我 們將研究量子點系統的非馬可夫耗散行為，由於系統與測量裝置間的交互作用， 量測行為會使系統與裝置的記憶效應變得明顯地重要，我們利用統計計數方法來 分析系統的相關物理性質如頻譜、弛豫時間、電流和雜訊。此外由於量子點為固 態結構，系統運作時會受到環境場的影響，造成有消相干的現象，我們也將近一 步探討量子點系統在不同環境場下的消相干現象，其中包括有半導體平板和表面 環境場等。另外我們也考慮到強關聯效應對元件中電子傳輸的影響，將探討量子 點內庫倫作用和電子自旋散射如何影響近籐(Kondo)溫度的變化。對量子點光性 方面的研究，我們將使用時間解析光激螢光量測系統來研究不同量子點系統的自 發輻射生命期，包括架設單量子點與其鏡像系統，觀察量子點的光激螢光與其鏡 像之間的干涉現象，還有對多量子點不同點陣排列方式的自發輻射量測，進而探 討在變異電場條件下單量子點自發輻射生命期的變化，並瞭解多量子點系統自發 輻射生命期隨量子點問距的改變而變化的效應。因此我們希望藉由對量子點系統 的研究，能夠提供以量子點做為基本元件在電性與光性上所可能遭遇或必須瞭解 的物理特性，並且增進瞭解當這量子點系統運用在量子計算與量子資訊時所可能 發生的物理現象。
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    量子點光電特性及相關應用之研究(II)
    (2008)
    褚德三
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    CHUU DER SAN
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    國立交通大學電子物理學系(所)
    本計劃著眼於奈米尺寸量子點及材料光電特性的研究，涵蓋有電子間交互作用、量 子量測、量子點自發輻射及干涉量測的探討，這些課題近年來在量子計算與資訊相關領 域引起廣泛的興趣。在量子點電性方面的研究，我們將研究單-三重態的交換能量，受 自旋軌道影響的單-三重態弛豫時間以及量子點系統的糾纏程度；此外我們也分析量測 行為對量子系統的影響，由於系統與測量裝置之間有交互作用，造成量子點系統的電流 頻譜和噪訊有不同變化。對量子點光性方面的研究，我們研究金屬表面電漿對量子點自 發輻射率的影響，金屬結構包括有奈米金屬線、奈米金屬球及奈米金屬球陣列，期望能 改善發光元件的發光效率。進一步我們將實驗量測不同量子點系統的光學性質，包括利 用表面電漿增強點陣排列量子點的自發輻射，在變異電場條件下量子點自發輻射的變 化，進而架設量子點與其鏡像系統，觀察量子點的光激螢光與其鏡像之間的干涉現象。 因此我們希望藉由對量子點系統的研究，能夠提供以量子點做為基本元件在電性與光性 上所可能遭遇或必須了解的物理特性，並且增進了解當這量子點系統運用在量子計算與 量子資訊時所可能發生的物理現象。