从电子-声子作用对卤化铊中激子结合能的影响看有效质量公式

一些作者对卤化铊中激子结合能所作的计算和实验值相差一个数量级,我们用过去得到的电子-空穴有效作用势计算了卤化铊中激子的结合能比其他作者所得的结果有了很大的改进。并且进一步发现,关于极化子有效质量与带质量的公式,LLP的比Haga的好。     

极性半导体窄量子阱中的激子结合能

计及电子－声子相互作用计算了极性－极性半导体量子阱中激子的结合能．考虑空穴带质量的各向异性,利用变分法计算了在量子阱中与电子和空穴相耦合的两支体纵光学声子模和四支界面光学声子模对激子结合能的贡献．给出并讨论了一些系统的数值结果．结果表明体声子和界面声子对激子的结合能起着重要的作用,结合能的声子效应对电子和空穴的质量比是敏感的．讨论了计算的适用范围     

激子-声子系强耦合理论(一)

本文将Peker强耦合极化子理论加以推广,并用于处理激子-声子强耦合系统,导出了激子的基态有效哈密顿量,对某些材料的激子结合能进行了数值计算。我们的结果与实验测量值很好地符合,而且我们的结果比其它理论的结果更好。     

三元混晶中激子的结合能

导出了三元混晶中电子－穴穴对有效相互作用势（哈肯势）,研究了混晶效应对激子结合能的影响,讨论了三元混晶中激子的性质,计及激子与声子的相互作用采用变分法利用哈肯势研究了三元混晶AxB1-xC中的激子问题,出了系统的有效哈密顿量,得出激子的结合能,激子－声子耦合常数随分x的变换关系,对几种三元混晶材料进行了数值计算,结果－声子相互作用对激子结合能起着重要作用,激子－声子耦合常数随组分x的变化存一极小值。     

声子色散对激子结合能的影响

本文计及纵光学声子的色散关系,计算了TlCl和TlBr中激子的结合能,得到了比较好的结果。     

纤锌矿GaN/AlN无限量子阱中激子能量

利用改进的LLP变分法计算了纤锌矿GaN/AlN无限量子阱中激子的基态能量和结合能,并对闪锌矿GaN/AlN量子阱和纤锌矿GaN/AlN量子阱中激子的基态能量和结合能进行了对比.结果表明:纤锌矿GaN/AlN无限量子阱材料中激子基态能量和结合能随着量子阱宽度增大而降低,当阱宽较小时急剧下降,阱宽较大时缓慢下降,最后趋近GaN体材料的三维值;考虑极化子效应时激子的基态能量和结合能明显低于裸激子的基态能量和结合能,电子-声子相互作用对激子能量的贡献较大;纤锌矿GaN/AlN量子阱中激子基态能量小于闪锌矿GaN/AlN量子阱中激子的基态能量,纤锌矿GaN/AlN量子阱中激子的结合能大于闪锌矿GaN/AlN量子阱中激子的结合能,且随着阱宽的增大,两种阱中基态能量和结合能的差距越来越小.     

极性半导体异质界面上二维激子的极化子效应

计及电子－声子耦合计算了局域在极性－极性半导体异质结上的激子的结合能，得到了两支界面光学声子模对结合能的贡献．结果表明：对于重空穴激子结合能，界面声子起着重要作用，且两支界面声子模的贡献是可比拟的．对于ＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ体系，讨论了构成异质结的混晶组份对结合能的影响．     

应变闪锌矿(001)取向GaN/AlGaN量子阱中受屏蔽激子的压力效应

采用变分法与自洽计算相结合的方法讨论了在电子-空穴气体屏蔽影响下应变闪锌矿(001)取向GaN/AlxGa1-xN量子阱中激子结合能的压力效应.结果表明,若考虑压力对双轴及单轴应变的调制以及禁带宽度、有效质量和介电常数等参数的影响,激子结合能随压力的增大近似线性增加.此外,由简化相干近似法讨论了垒材料AlxGa1-xN中铝组分对激子结合能的影响.结果表明,在固定的压力下当铝组分增加时激子结合能会逐渐增加;且压力较大时结合能随组分的增加更加显著.     

Wannier激子的稳定性与声子色散的关系

作者曾计及纵光学声子的色散,导出了极性晶体中激子的有效哈密顿量,本文据此计算了激子的基态能量,从而得到结论:Wannier激子的稳定性条件与声子的色散有关,色散愈强,临界质量比的范围愈窄。     

激子理论

本文综述了我们近年来在激子理论方面的部分工作。第二节中从Frohlich激子一声子系哈密顿出发,用Haga研究极化子时提出的微扰法导出了激子的基态能量、有效质量以及内部势能;对激子的自陷条件、Wannier激子的稳定性等问题进行了分析,对于大激子和小激子两种极限情形,导出了能量和波函数的解析式;对于激子半径与屏蔽长度相近的中间情形,计算了激子的结合能,与实验值作了比较,较之他人的结果有了很大的改进。第三节中计及离子晶体的原子结构,用紧束缚法导出了Frenkel激子的自陷能和有效质量,导出了有效质量与温度的关系,计算了小激子的自陷能并与第二节所得的结果作了比较。第四节中对压电晶体,考虑声学声子与电子、空穴的作用,异出了激子的有效哈密顿,对压电激子的自陷能、有效质量以及电子空穴有效作用势作了讨论。第五节中讨论极性晶体中的表面激子,计及表面光学声子与电子—空穴的作用,导出了极性晶体中理想表面激子的有效哈密顿,对表面激子的自陷条件、电子—空穴有效作用势作了分析,并和体激子作了比较。     

闪锌矿GaN/Al0.15Ga0.85N量子点的光学特性

在有效质量近似条件下,利用变分法计算了量子点高度对GaN/AlGaN量子点光学性质的影响。研究了激子结合能、量子点发光波长、电子-空穴复合率随量子点高度的变化关系。数据结果表明量子点高度对激子结合能、量子点发光波长、电子-空穴复合率有着重要的影响,激子效应将使量子点发光波长红移。     

闪锌矿InGaN量子点中激子态特性研究

基于有效质量近似,运用变分方法计算了闪锌矿InGaN/GaN量子点中的激子结合能和带间发光波长.数值计算结果显示出当柱形InGaN/GaN量子点的半径和高增加时,基态激子结合能降低,而带间发光波长也随该量子点尺寸的增加而增加,该结果和相关实验的测量是一致的.     

声子色散对极性晶体中激子结合能的影响

本文计及声子色散,用顾世洧导出的电子-空穴有效作用势计算了ZnO、CuCl晶体中激子的结合能。发现:对ZnO、CuCl,δ取适当数值时与实验值符合。     

GaAs/AlxGa1-xAs对称耦合双量子阱中激子结合能的压力效应

考虑三元混晶效应,采用变分法讨论GaAs/AlxGa1-xAs对称耦合双量子阱中激子结合能的压力效应,并计算激子结合能随阱宽和中间垒宽的变化关系以及Al组分的影响.结果表明,激子结合能随阱宽的增加先增加至极大,随后减小;随垒宽则先减小到极小,随后增加.结合能随压力则近线性增加,且当阱宽较宽时,Al组分对结合能的影响不明显.     

GaAs/Al_xGa_(1-x)As和In_(1-x)Ga_xAs/GaSb_(1-y)As_y量子阱中激子的结合能

计算了GaAs/Al_xGa_(1-x)As和In_(1-x)Ga_xAs/GaSb_(1-y)As_y量子阱中激子的结合能,得到了结合能随阱宽和阱深的变化。结果表明,在这两类量子阱结构中激子结合能的变化规律有本质的不同。     

闪锌矿GaN/AlGaN量子阱中激子态及带间光跃迁

基于有效质量近似,运用变分方法研究闪锌矿GaN/AlGaN量子阱中的激子态及带间光跃迁随闪锌矿GaN/AlGaN量子阱结构参数的变化关系,考虑电子与空穴在其量子阱中的有限势效应.数值计算结果显示出当量子阱的尺寸增加时,基态激子结合能和带间光跃迁能降低,而当闪锌矿GaN/AlGaN量子阱中垒层材料AlGaN中Al含量增加时,基态激子结合能和带间光跃迁能增加.     

非对称耦合双量子阱中的激子态及结合能

本文在有效质量近似下,利用变分法计算了Al_xGa_(1-x)As/Ga As/Al_xGa_(1-x)As/Ga As/Al_xGa_(1-x)As非对称耦合双量子阱系统中重/轻空穴激子态的结合能,研究了重/轻空穴激子态的结合能随右阱宽的变化关系;计算了在重/轻空穴激子态下电子与重/轻空穴沿z方向的平均距离及在垂直于z轴的平面内的平均距离,研究了它们随右阱宽的变化关系;计算了给定激子态下电子与重/轻空穴在空间各区域的分布几率,研究了空间各区域分布几率随右阱宽变化的关系.计算中考虑了电子与重/轻空穴在势阱与势垒中具有不同的有效质量,计算结果合理,令人信服.     

晶格振动对激子运动的影响

在本文中用Haga研究极化子时提出的微扰法讨论晶格振动对激子运动的影响。把作者过去的工作推广到电子和空穴质量不相等的普遍情形,在忽略反冲效应中不同波矢的声子之间的相互作用时,导出了激子的基态能量、有效质量、约化质量和内部势能。指出:激子的有效质量和电子、空穴与声子的相互作用有关;激子的约化质量不仅和电子、空穴与声子的相互作用有关,而且还和电子、空穴质量比有关;激子形成自陷态的条件并非由电子、空穴与声子相互作用的大小,而是由电子、空穴质量比决定,形成激子自陷的条件是电子、空穴质量比0.261<μ_e/μ_k<3.83。在μ_e/μ_k<0.261或μ_e/μ_k<3.83的情形,激子在极化晶体中并不形成自陷态。     

激子与声子色散

通常研究激子时,将光学声子的频率视为常数,本文计及光学声子的能量随波矢的变化,导出了激子的有效哈密顿。发现激子的有效质量、自陷能以及电子—空穴有效作用势都与声子的色散有关、随着色散的增强,激子的有效质量增大,自陷的临界质量比范围变小,电子—空穴有效作用势的屏蔽半径变短。     

III族氮化物量子点中类氢施主杂质位置对束缚激子结合能的影响

在有效质量近似下,运用变分方法,考虑内建电场效应和量子点(QD)的三维约束效应的情况下,研究了类氢施主杂质在量子点中的位置对III族氮化物量子点中束缚激子结合能的影响。结果表明:当类氢施主杂质位于量子点中心时,对于InxGa1-xN/GaN量子点,量子点高度和In含量存在临界值,当参数大于临界值时,约束在QD中束缚激子的结合能升高,激子态的稳定性增强,提高了激子的离解温度,使人们能在较高的温度条件下观察到半导体量子点吸收谱中的激子峰。而类氢施主杂质总是使束缚在GaN/A lxGa1-xN量子点中激子的结合能升高,载流子被更强的约束在量子点中。说明对GaN/A lxGa1-xN量子点,杂质使人们能在更高温度下观察到量子点中的激子。类氢施主杂质位于量子点上界面时,束缚激子的结合能最大,系统最稳定;随着施主杂质下移,激子结合能减小,激子的离解温度下降。