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.     

间接带隙纳米半导体材料的量子限制理论

研究了间接带隙材料量子点的量子限制理论,阐明了间接带隙到直接带隙光跃迁性质的转变机理,计算了激子跃迁能和激子结合能,这些理论结果提示了在纳米 Si、Ge 发光过程中的量子限制效应的重要性。     

半导体量子点非本征吸收区的三阶极化率

通过变分法计算了量子点激子基态能量和偶极跃迁振子强度,分析了半导体量子点在非本征吸收区的三阶极化率.量子点中激子的基态能量随量子点半径的增大而单调减小,这是量子尺寸效应的反映;量子点中由基态到激子基态的跃迁振子强度,随量子点半径的增大而单调增大;在弱受限量子点情况下,三阶极化率的实部和虚部都是负的,对应于非线性光学自散焦效应,其绝对值随入射光频率的增加而增加,且随量子点半径的增大而增大.     

流体静压力对纤锌矿Al_yGa_(1-y)N/Al_xGa_(1-x)N三角量子阱中极化子效应的影响

研究了纤锌矿Al_yGa_(1-y)N/Al_xGa_(1-x)N三角量子阱和GaN/Al_xGa_(1-x)N方量子阱中流体静压力对极化子能量和电子-声子相互作用对极化子能量的贡献(极化子效应)的影响.给出极化子基态能量、跃迁能量以及极化子效应随流体静压力p和组分x的变化关系.理论计算中考虑了纤锌矿结构中介电常数、声子频率、电子有效质量等参数的各向异性和随压力p和坐标z的变化.结果显示,随着流体静压力的增加,纤锌矿Al_yGa_(1-y)N/Al_(0.3)Ga_(0.7)N三角量子阱和GaN/Al_(0.3)Ga_(0.7)N方量子阱中极化子基态能量和跃迁能量缓慢减小.定域声子、半空间声子以及它们之和对基态能量的贡献随流体压力p的增加而逐渐增大,即极化子效应增大.随组分x的增加,在两种量子阱中极化子基态能量和跃迁能量逐渐增大.半空间声子对极化子基态能量的贡献随组分x的增加而降低,而定域声子对基态能量的贡献随组分x的增加而增加,它们之和对基态能量的贡献随组分x的增加而增大.纤锌矿Al_yGa_(1-y)N/Al_xGa_(1-x)N三角量子阱中极化子基态能量和跃迁能量以及极化子效应随流体静压力和组分的变化规律与GaN/Al_xGa_(1-x)N方量子阱结构中相应量的变化规律相似,但量值不同,前者中基态能量和跃迁能量以及极化子效应明显大于后者中相应值.     

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.     

MOCVD制备GaAs/AlGaAs多量子阱的光致发光特性

对MOCVD生长的GaAs/A1_xGa_(1-x)As多量子阱结构进行了光致发光特性的测量,结果观察到三个发光峰:位于1.664eV处的峰是自由激子发光;峰值处于1.481eV的发光是GaAs中施主Si(Ga)原子上的电子向受主Si(As)跃迁引起的;而在1.529eV处的弱发光峰是GaAs阱层中Si(Ga)原子上的电子与价带量子阱中基态重空穴复合形成的。对三种发光峰的能量位置进行了理论计算,其计算结果与实验测量所得到的值符合较好。     

氮化物无限抛物量子阱中极化子能量

采用LLP变分法研究氮化物抛物量子阱（GaN／Al0.3Ga0.7N）材料中自由极化子的能级,给出基态能量和基态到第一激发态跃迁能量随抛物量子阱宽度变化的函数关系．研究结果表明,自由极化子基态能量和跃迁能量随着阱宽的增大首先急剧减小,然后缓慢下降,最后接近GaN体材料中的三维值．这些结果在定性上与GaAs／ALGa1-x,As抛物量子阱中的值相似,但在定量上有所不同．GaN／Al0.3Ga0.7N抛物量子阱中电子一声子相互作用对极化子能量的贡献明显大于GaAs／Al0.3Ga0.7N抛物量子阱中的相应值,因此,讨论氮化物抛物量子阱中的电子态问题时应考虑电子一声子相互作用．     

GaN/AlxGa1-xN量子点中的激子态

在有效质量近似框架内,运用变分方法,考虑内建电场效应和量子点的三维约束效应,研究了含类氢杂质的G aN/A lxG a1-xN量子点中的激子态.结果表明:量子点中心的类氢杂质使激子的基态能降低,结合能升高,Q D系统的稳定性增强,光跃迁能减小;杂质位于量子点上界面时,激子的基态能最小,结合能最大,系统最稳定;随着杂质从量子点的上界面沿着z轴移至下界面,激子基态能和光跃迁能增大,结合能减小.     

量子点量子阱结构中激子的极化效应(英文)

考虑激子与体纵光学声子的相互作用,采用变分法研究了量子点量子阱结构中澈子的极化效应.以CdS/HgS量子点量子阱结构为例进行数值计算,得到了激子的基态能量和束缚能.研究结果表明,声子对澈子束缚能的贡献随着阱宽的增加而增加,极化子效应不能忽略.激子的基态能量和束缚能明显依赖于量子点量子阱结构的核半径和壳层厚度,量子点量子阱结构的尺寸对激子-声子相互作用有重要的影响.     

纤锌矿GaN／AlN无限深量子阱中束缚极化子能量

采用改进的LLP变分方法,研究纤锌矿氮化物无限深量子阱材料中束缚极化子基态能量和基态结合能、第一激发态能量和第一激发态结合能、第一激发态到基态的跃迁能量等物理量随着量子阱宽度的变化关系.研究结果表明,基态能量、第一激发态能量和结合能以及第一激发态到基态的跃迁能量随着阱宽的增大而减小,阱宽较小时,能量随阱宽下降的速度较快,之后来变得缓慢,最后接近GaN体材料中的三维值.研究还发现,在GaN/AlN量子阱中电子-声子相互作用对能量的贡献(41meV)比在GaAs/AlAs量子阱中(3meV)大得多.     

GaAs/Alx Ga1-x As超晶格扩展态电子能级结构的理论研究

运用Kroning_Penney模型,研究了GaAs/AlxGa1-xAs超晶格扩展态(E>V0)的电子能级结构和带宽随超晶格的阱宽、垒宽和A1组分的变化关系,以及扩展态能量随波矢k的变化关系.计算结果表明:影响光跃迁频率的最大因素是阱宽和A1的组分,随着阱宽的增加,光跃迁频率逐渐减小,随着A1组分的增加,光跃迁频率逐渐增大;影响带宽的较大因素是阱宽和垒宽,随着阱宽和垒宽的增大,带宽逐渐减小.这些将对实验和器件设计具有指导意义.     

GaAs/AlxGa1-xAs超晶格束缚态电子能级结构的理论研究

我们运用Kronig-Penney模型,研究了GaAs/AlxGa1-xAs超晶格的束缚态电子能级结构、带宽,跃迁矩随超晶格的结构参量(阱宽、垒宽和Al组分)变化关系,以及子带能量色散关系.计算结果表明:影响光跃迁频率的最大因素是阱宽,随着阱宽的增加,光跃迁频率逐渐减小;影响带宽的较大因素是垒宽,随垒宽的增大,带宽逐渐减小;超晶格结构参量对跃迁矩的影响很小;随着Al组分的增加,光跃迁频率逐渐增大;第一子能带随波矢的变化不是很明显,第二子能带随波矢变化比较明显.这些将对实验测量和器件应用有一定的参考价值和指导意义.     

电场对量子阱中激子的影响

利用变分方法计算了GaAs/Al_2Ga_(1-x)As量子阱中激子的束缚能,分析了电场、势阱宽度对激子束缚能的影响。采用明显不可分离的试探波函数,并考虑了电场对势阱中载流子几率分布的影响,计算了重空穴激子和轻空穴激子吸收峰位置随电场变化,结果与实验值符合得较好。     

MECHANISM OF NANOSTRUCTURE IN OXIDATION OF Si1-xGex AL-LOYS

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和三维的纳米结构样品,用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构,并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟,计算且测量出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布,并且反馈控制加工过程,优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件.我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点和量子层结构,我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度的匹配公式和理论模型与实验结果拟合得很好.     

SiGe合金氧化层中的纳米结构

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和三维的纳米结构样品，用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构。并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟。计算且测量出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布，并且反馈控制加工过程。优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件。我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点和量子层结构，我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度的匹配公式和理论模型与实验结果拟合得很好。     

nSi／pSi1—xGex／nSi晶体管直流特性数值分析

采用一维有限差分方法,对生长在Ｓｉ（００１）衬底上的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ应变基区异质结双极晶体管（ＨＢＴ）的直流特性进行了数值分析,给出了高斯掺杂情形下,基区中不同Ｇｅ分布的Ｓｉ１－ｘＧｅｘＨＢＴ的共射极电流放大系数图、Ｇｕｍ－ｍｅｌ图和平衡能带图;与Ｓｉ双极同质结晶体管（ＢＪＴ）的直流特性作了对比,结果表明基区中Ｇｅ的引入有效地改善了晶体管的直流性能;其次对基区中Ｇｅ分布与ｐ型杂质在基区－集电区交界处的不一致进行了模拟,证实了基区杂质向集电区扩散产生的寄生势垒使集电极电流密度下降这一实验结果．     

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。     

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。