中文摘要：

纳米材料的研究是当今材料科学的前沿热点，是信息科学领域器件的基础。世界各个先进发达国际均在纳米材料与科学的研究中投入大量人力物力进行竞争。而在所有纳米材料中，半导体纳米材料最受关注，也是最有发展前途的材料之一。随着纳米材料结构尺寸的变化，其物理与化学特性也随之发生显著变化。在半导体纳米材料的研究中，理论研究的指导作用显得十分重要，它不仅可以解释许多重要的实验发现，也可以引导对半导体材料的物理研究及器件设计。本项目在申请者发展的经验赝势纳米材料计算方法的基础上，进行实用计算程序开发，以满足国内在纳米半导体材料设计方面的某些急需，将国内在半导体纳米材料的理论设计研究达到国际先进水平，推动国内纳米科学与技术的发展，为国内培养一批纳米半导体材料特性设计人才作出贡献。

结论摘要：

研究了自组织InAs/GaAs量子点激子能的压力系数和半导体胶体量子点载流子的量子束缚效应并提出了模拟半导体器件的全量子力学原子论方法。（1）验证了实验观察到的量子点激子能压力系数明显小于体材料这一难以解释的现象。证明了InAs和GaAs体材料的非线性压力系数是导致量子点压力系数远小于体材料的最根本原因，而电子波函数落在GaAs原子上的比例会随量子点发生改变直接导致了量子点压力系数的变化。同时发现了量子点压力系数与激子能之间的关系及量子点激子能和它的压力系数与电子态波函数间的线性关系，这些关系可以被用来提供量子点中电子态的信息。（2）发现体材料能带结构和正确的量子点边界条件是十分重要的，而体能带间的多带耦合效应对量子点导带态的影响非常小。（3）提出了一个基于原子论经验赝势的量子力学自洽计算纳米器件非平衡输运的方案，比较了MOSFET的量子力学自洽计算和半经典方法的模拟结果。我们当前的工作显示，用精确的赝势哈密顿量模拟全量子力学器件是必需的也是可能的。（4）使用第一性原理方法，系统计算了在Si量子点中III族和V族原子杂质的缺陷形成能和缺陷能级随量子点大小的变化。