应变纤锌矿GaN/AlxGa1-xN柱形量子点中子带光吸收及其压力效应

在有效质量近似下,研究了应变纤锌矿GaN/AlxGa1-xN柱形量子点中基态与第一激发态波函数、能级和导带内的子带光吸收及其压力效应,数值计算了光吸收系数随量子点尺寸、组分和光照强度的变化,讨论了流体静压力对光吸收的影响.结果表明:随着量子点尺寸的减小和组分的增加子带跃迁吸收峰升高且发生蓝移;GaN/AlxGa1-xN量子点子带跃迁产生的吸收峰值会随流体静压力的减小而增加且发生红移.     

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.     

应变GaN/AlxGa1-xN柱形量子点中杂质态的结合能

在有效质量近似下,利用变分原理研究了有限高应变GaN/AlxGa1-xN柱形量子点中杂质态的结合能,计算了结合能随量子点高度、半径和杂质位置的变化,讨论了应变对结合能的影响.数值计算表明,杂质态结合能随量子点半径的增大而减小,随量子点高度的增加将先增大到一极大值然后减小.当杂质位置在量子点中心时杂质态的结合能最大,且Al组分的增加使杂质态的结合能增大.研究还指出内建电场使得杂质态的结合能明显降低.     

应变纤锌矿GaN/A1xGa1-xN量子点中杂质态结合能及其压力效应

在有效质量近似下,利用变分法研究无限高势垒GaN/AlxGa1-xN应变长方量子点中类氢杂质态结合能及流体静压力效应,数值计算表明,杂质态结台能随量子点尺寸的增大而减少,但随流体静压力的增大而增加.此外,比较了考虑和不考虑应变时杂质态的结合能,结果发现在量子点长度较小的情况下,考虑应变后的结合能比不考虑应变后的高,而在量子点长度较大的情况下则相反.     

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／AlxGa1-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／AlxGa1-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。     

类氢杂质对In_xGa_（1-x）N/GaN和GaN/Al_xGa_（1-x）N量子点中束缚激子态的影响

在考虑内建电场效应和量子点（QD）的三维约束效应的情况下,运用变分方法研究了类氢施主杂质的位置对Ⅲ族氮化物量子点中束缚激子态的影响.结果表明：当类氢施主杂质位于量子点中心,InxGa1-xN/GaN量子点的高度和In含量大于临界值时,约束在QD中激子的基态能降低,激子态的稳定性增强,在较高的温度下观察到半导体量子点吸收谱中的激子峰,发光波长增大.而类氢施主杂质总是使束缚在GaN/AlxGa1-xN量子点中激子的基态能降低,杂质可能使在更高温度下观察到GaN/AlxGa1-xN量子点中的激子,发光波长增大.研究发现类氢施主杂质位于量子点上界面时,激子的基态能最小,系统最稳定;随着施主杂质下移,激子基态能增加,激子的解离温度下降,发光波长减小.     

压力下应变纤锌矿有限厚势垒异质结中杂质态的结合能

对应变AlxGa1-xN/GaN单异质结构,考虑理想界面异质结有限厚势垒,引入简化相干势近似计入三元混晶效应,利用变分法对流体静压力下体系中杂质态的结合能作了数值计算,并讨论了不同垒厚、杂质位置及组分对结合能的影响,且与无限厚势垒情形作了比较.结果表明:当垒厚、组分较小且沟道层中杂质位置靠近界面时,有限厚势垒杂质态的结合能明显大于无限厚势垒情形.     

纤锌矿GaN/Alx Ga1-xN量子阱中界面声子模对极化子能量的影响

采用Lee-Low-Pines变分法研究了纤锌矿GaN/AlxGa1-xN量子阱中极化子能量和电子-声子相互作用对极化子能量的影响.理论计算中考虑了定域体声子模和界面声子模的作用,同时考虑了它们的各向异性.给出极化子基态能量、第1激发态能量、跃迁能量(第1激发态到基态),以及电子-声子相互作用对能量的贡献随量子阱宽度和深度(组分)变化的数值结果.为了定性分析和对比还给出了闪锌矿量子阱中的相对应结果.计算结果表明:阱宽较小时界面声子对极化子能量的贡献大于定域声子,阱宽较大时界面声子的贡献小于定域声子.纤锌矿结构中声子对能量的贡献大于闪锌矿结构中的相应值.GaN/AlxGa1-xN量子阱中声子对能量的贡献比GaAs/AlxGa1-xAs量子阱中的相应值大得多,当阱宽为20nm时,电子-声子相互作用能分别约等于-35,-2.5 meV.     

静压下GaN/AlN应变超晶格的晶格动力学研究

利用弹性理论计算出静压下应变超品格两种组分材料的纵向晶格常数的改变，并用来修正应变存在时的面间力常数．在此基础上研究了应变对GaN／A1N超晶格的L-声子的色散关系和振动模式的影响．结果表明，应变可以在一定程度上破坏GaN和A1N中L-声子的准限制模式．另外静压对L-声子的色散关系影响显著，而对原子的振动模式影响较小．     

氮化物抛物量子阱中电子-声子相互作用对极化子能量的影响

采用改进的LLP变分方法．研究氮化物抛物量子阱（GaN／Al0.3Ga0.7N）材料中的电子-声子相互作用．给出极化子基态能量、第一激发态到基态的跃迁能、不同支长波光学声子模对极化子基态能量的贡献随阱宽L的变化关系，在数值计算中考虑了氮化物（纤维锌矿）GaN和AlxGa1-xN构成的抛物量子阱材料中长波光学声子模的各向异性．结果表明，基态能量和跃迁能量随阱宽L的增大而减小。阱宽较小时．减小的速度比较快＋阱宽较大时．减小的速度比较慢．最后缓慢地接近GaN体材料中的三维值．在GaN／Al0.3Ga0.7N抛物量子阱中定域准LO声子对极化子能量的贡献比较大．阱宽较大（L=27nm）时约33meV，这一值比GaAs／Al0.2Ga0.7As抛物量子阱中的相应值（约3meV）大的多，并且定域准LO声子的贡献远远大于定域准TO声子的贡献．     

体横光学声子双模性对纤锌矿Al_xGa_(1-x)N量子阱中光学声子的影响

本文采用介电连续模型讨论纤锌矿Alx Ga1?x N的体横光学(TO)声子双模性对其量子阱中光学声子的影响.首先,给出Alx Ga1?x N中TO声子的频率的二次多项式拟合公式,在组分x=0和x=1时,使TO声子频率可回归至GaN和AlN情形.进而,分析Alx Ga1?x N含频介电函数随组分的变化.结果显示TO声子频率的单模或双模性将影响单个或两个共振频率下的含频介电函数;最后,以AlN/Alx Ga1?x N/AlN量子阱为例,计算界面和局域光学声子色散关系和声子静电势的影响.结果表明,纤锌矿Alx Ga1?x N的TO声子双模性在量子阱光学声子以及相关的理论计算中是不可忽略的.     

Al含量对闪锌矿GaN/AlxGa1-xN量子点光学性质的影响

利用有效质量近似和变分原理,考虑量子点的3维约束效应,研究了圆柱形闪锌矿GaN/AlxGa1-xN量子点的光学特性随势垒层Al含量的变化关系问题。结果表明,势垒层Al含量对量子点的发光波长、振子强度和激子结合能有重要的影响,激子效应对量子点发光波长的影响很大。     

闪锌矿GaN/AIGaN耦合量子点中的类氢杂质态

在有效质量近似下,运用变分法计算了闪锌矿GaN/AIGaN耦合量子点中类氢杂质的施主束缚能.数值结果显示了类氢杂质的施主束缚能很大程度依赖于杂质位置和耦合量子点结构参数,当杂质位于量子点中心时,施主束缚能最大,而且随着中间垒宽的增加,杂质束缚能保持着先增加,然后不变的趋势.     

MOCVD Al_xGa_(1-x)N/GaN超晶格结构的界面与表面表征

采用掠入射X射线反射谱技术和原子力显微镜表面形貌技术对AlxGa1-xN/GaN超晶格结构的界面与表面进行了表征,将反射谱数据与X射线衍射结果结合获得了垒层组分及阱层宽度与界面粗糙度的关系.掠入射X射线反射谱的显著强度振荡与原子力显微镜所观察到的台阶流动形貌表明了平整的界面和表面的存在.研究发现,低Al组分(x=0.15)阱宽小的样品界面与表面粗糙度最小.     

新型存储材料BIT铁电薄膜B位双掺杂初探

利用化学溶液沉积法，在Pt／Ti／SiO2／Si（100）基底上和700℃条件下分别制备了Nd和（Al，Sc）共掺杂的钛酸铋薄膜（Bi3.15，Nd0.85）（Ti3-x（Alx，scx））O12[记做BNT（AI（x），sc（x））]（x=0．015，0．030，0．045，0．060），并进行了这一系列薄膜的微结构、表面形貌、铁电等特性的研究．发现当掺杂含量为x=0．030时，薄膜具有较高的剩余极化强度（2Pr=24．80／2C／cm2）．讨论了相关的物理机制．     

杂质对柱形量子点系统束缚能的影响

在有效质量近似和变分原理的基础上,考虑内建电场(BEF)效应和量子点的三维约束效应.研究了纤锌矿结构的GaN/AlxGa1xN单量子点中杂质体系的基态能量与杂质电荷的关系,讨论了杂质电子的束缚能随量子点的主要结构参数(量子点高度L和量子点半径R)以及杂质在量子点中不同位置的变化规律,并研究了考虑量子点内外电子有效质量失配对杂质电子束缚能的影响.     

氮化物柱形量子点中离子施主束缚激子态波函数的研究

在有效质量近似和变分原理的基础上,选取三个不同的尝试波函数,研究了纤锌矿结构的InxGa1-xN/GaN柱形量子点中离子施主束缚激子（D＋,X）的束缚能随量子点高度L、In含量x及离子施主杂质位置z0的变化规律.计算结果表明：三个不同尝试波函数变分计算得到的束缚能随量子点高度L、In含量x及离子施主杂质位置z0的变化规律一致.但对比三个不同尝试波函数计算所得结果,依据变分原理可知,三参量尝试波函数优越.     

基于反射光谱的InxGa1-xN半导体薄膜厚度测量

氮化镓薄膜是制造蓝紫光光电子器件的理想半导体材料之一。三元合金InGaN薄膜是优良的全光谱材料而且不同In组分的InGaN薄膜叠层可用于研制高效率薄膜太阳电池。精确测量InGaN薄膜的厚度有利于研制高效率的光伏器件。本文利用分光光度计实验研究了蓝宝石衬底金属有机物化学气相沉积（MOCVD）技术生长的铟镓氮（InGaN）半导体薄膜的反射光谱。基于薄膜干涉原理,计算分析了InxGa1-xN薄膜的厚度;结果发现利用反射光谱中不同波峰、波谷确定的薄膜厚度相对偏差度的平均值为4．42％。结果表明用反射光谱的方法测量InxGa1-xN薄膜的厚度是可行的。