GaN/InGaN异质结应变层临界厚度的研究

本文主要借鉴PB模型和Fisher模型通过优化其中的参数,考虑影响临界厚度的相关因素,对GaN/InGaN异质结应变层临界厚度进行理论估算,再结合实验值进行比较分析,发现PB模型比较能准确估计GaN/InGaN异质结应变层临界厚度,最后进一步考虑热应力对临界厚度的影响时,发现对其影响不大。     

AlGaN/InGaN/GaN双异质结构中2DEG的数值模拟

由于InGaN的物理性质,在传统AlGaN／GaN单异质结中嵌入一定厚度的InGaN层,会使二维电子气的密度提高为原来的近两倍。正是从导带差、极化效应两个方面分析了这种现象的原因,并且通过自洽求解泊松方程和薛定谔方程分别作出了AlGaN／InGaN／GaN双异质结和AlGaN／GaN单异质结的能级图以及2DEG的电子能量图,进一步解释了该现象。     

闪锌矿GaN/GaxIn1-xN应变异质结中电子-光学声子散射率

采用介电连续模型,计及晶格应变对材料物理参数的影响,利用费米黄金定则讨论闪锌矿GaN/GaxIn1-xN应变异质结中四支光学声子对电子的散射.计算结果表明,该异质结中对总散射率的贡献主要来自沟道材料的体纵光学声子;考虑电子吸收声子过程时,晶格应变对总散射率有较大影响.     

La0.67 Sr0.33 MnO3/GaN异质结的光电效应研究

利用脉冲激光沉积技术制备了p-n型的La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结.在室温下测量了La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结的电流-电压特性曲线,结果表明该异质结具有较好的整流效应.对该异质结的光电效应进行了测量,发现该异质结还具有明显的光电效应:当用光功率为6mW、波长520nm的光照射该异质结时该异质结的光电压可达33μV.还发现异质结的光电压与入射光的功率及光子能量有依赖关系:入射光功率或光子能量越大,光电压越高.根据La0.67Sr0.33MnO3/GaN的能带结构对实验结果作了解释.结果表明La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结可用作光电器件.     

AlGaN/GaN异质结中极化效应的模拟

提出了一种将极化效应引入GaN基异质结器件模拟中的方法. 在传统器件模拟软件中, 通过在异质结界面插入d掺杂层, 利用其离化的施主或受主充当极化产生的固定电荷从而引入极化效应. 模拟了Ga面生长和N面生长的AlGaN/GaN单异质结, 结果显示只有前者在异质结界面有载流子限制效应, 而后者没有; Ga面生长的AlGaN/GaN异质结界面处自由电子面密度随Al组分以及AlGaN的厚度增加而增加. 以上模拟结果与其他报道中的实验以及计算结果一致, 说明该方法可有效地将极化效应引入GaN基异质结器件的模拟中.     

InGaN/GaN多层球形核壳结构量子点中类氢杂质态的结合能

在有效质量近似下,采用有限差分法研究了InGaN/GaN/InGaN/GaN球形核壳量子点中类氢杂质基态和激发态的结合能,数值计算了杂质态结合能随量子点核半径、壳层厚度和阱宽的变化关系。结果表明,核半径和阱宽对杂质态结合能的影响显著,随着核半径的增加,结合能先减小后增大,而后递减且逐渐趋于单量子点的结合能;而随着阱宽的增加,基态和激发态的结合能均单调减小,最后趋于同一定值。同时发现,壳层厚度达到一定值后,结合能不再发生变化。     

半导体球形异质结中界面光学声子及电声相互作用

在介电连续模型下,运用传递矩阵的方法研究多层球形异质结中的界面光学声子,得出了多层球形异质结中的界面光学声子的本征模解、色散关系和电子与界面光学声子相互作用的哈密顿.对5层球形异质结CdS/HgS/CdS/HgS/H2O中的界面声子的色散关系和电声相互作用的耦合强度进行了数值计算,结果发现在5层球形异质结中,存在着7支光学界面声子,但仅有一支界面声子对电声相互作用的耦合强度具有重要的影响.     

薄膜厚度对三元混晶四层系统的表面和界面声子极化激元的影响

运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了薄膜厚度对真空/极性二元晶体薄膜/极性三元混晶薄膜/半无限大极性二元半导体衬底构成的四层异质结系统的表面和界面声子极化激元的影响,以GaAs/Al0.4Ga0.6As四层异质结系统为例,获得了表面和界面声子极化激元模的频率随薄膜厚度的变化关系.结果表明:三元混晶四层异质结系统中存在七支表面和界面声子极化激元模,且当薄膜厚度发生变化时,只对位于其表面或界面处的极化激元模有影响,对其余的极化激元模几乎没有任何影响.     

应变和电场调控HfSe_2/PtSe_2异质结的电子结构

本团队通过基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统地研究了HfSe_2/PtSe_2范德瓦尔斯异质结(van der Waals heterostructures, vdWHs)的电子性质,包括堆垛方式、层间耦合、应变和外电场的影响.发现堆垛方式可以调节能带对齐类型——AA, AB′和AC′堆垛时为Ⅱ型, AB, AC, AA′则为Ⅰ型.在六种堆垛方式中,AA堆垛是最稳定的,其层间距为2.87?,带隙为1.0 eV, Ⅱ型的能带对齐方式有利于电子-空穴载流子的分离.进一步的计算表明, HfSe_2/PtSe_2异质结的电子性质可以通过垂直应变和双轴面内应变有效调节:在施加应变或改变层间距后,可以在HfSe_2/PtSe_2异质结中观察到从Ⅱ型到Ⅰ型能带对齐类型的转变;不仅如此,压缩应变和层间耦合还可以有效调控异质结的带隙大小.本研究将为未来HfSe_2/PtSe_2异质结在纳米电子及光电设备中的应用提供理论基础.     

不同钝化介质层对AlGaN/GaN异质结二维电子气密度的影响

试验用高分辨率X射线衍射仪(HRXRD)测定了不同介质层钝化后异质结势垒层AlGaN的附加应变,用范德堡霍尔效应测量法测定了不同介质层钝化后异质结二维电子气密度,发现AlN钝化层尽管给势垒层带来附加的压应变.但依然使二维电子气密度增大,借此讨论了钝化对势垒层表面态产生的影响,分析了钝化机制.