中文摘要：

本项目主要研究稀磁半导体量子点中电子结构、光学性质。研究s-pd交换作用对稀磁半导体量子点尺寸，温度和磁离子分布等因素的依赖关系，以及对量子点光学性质的影响，并研究磁离子浓度，自旋涨落效应、外场等因素影响载流子自旋寿命的物理机制。本项目对于深化对稀磁半导体量子点的物理性质的理解和实现自旋极化的半导体光电器件具有重要的意义。

结论摘要：

本项目主要从理论上发展了电子结构有效质量理论的计算方法，研究了稀磁半导体量子点的光学性质及其相关的物理问题。基于多带的有效质量理论研究了稀磁半导体量子点中电子、空穴和激子态，以及对其光学性质的影响。我们首次发现并提出非线性的Rashba模型并证明它对真实材料中的电子弛豫是非常重要的。通过操控磁离子的浓度和外场，可以显著地改变稀磁半导体量子点的g因子和巨Zeeman劈裂。我们的理论计算结果和实验吻合的很好。在此基础上，我们研究了稀磁半导体量子点中电子自旋驰豫，发现其敏感地依赖量子点的尺寸和磁离子浓度、外场强度。有趣的是我们发现可以在很低的磁场下实现通过稀磁半导体量子点的自旋极化隧穿，我们的方案克服了现有的通过稀磁半导体隧穿中对强磁场的需求。该理论预言以得到近期实验的验证。我们还研究了最近实验上成功制备的含有单个Mn离子的半导体量子点，计入电子－空穴、电子－磁离子、空穴－磁离子之间的交换相互作用，可以成功地解释近期的实验结果。采用密度矩阵运动方程，我们研究了对单个Mn离子态的操控。为基于稀磁半导体量子点的自旋电子学器件和量子信息处理提供了物理基础。