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.     

三量子阱超晶格单元结构电流特性的数值研究

通过数值求解非平衡态维格纳函数,研究了三量子阱(three-quantum-well)超晶格单元结构共振隧穿电压-电流特性.计算结果表明:增大阱宽,减小垒宽或势垒高度可使峰值电流对应电压逐渐增加,电流峰值逐渐增大;增加掺杂浓度或降低温度可使电流峰值增大,而对应电压值保持不变.     

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.     

直接带隙Ge/Si_(1-x)Ge_x量子阱中激子态和带间光跃迁

利用有效质量近似和变分原理,对直接带隙Ge/Si1-x Gex量子阱中激子态和带间光跃迁进行研究.结果表明:直接带隙Ge/Si1-x Gex量子阱中带间光跃迁能、激子复合时间和基态振子强度依赖于阱宽和Si1-x Gex中Ge含量.当阱宽大于30nm时,跃迁能、激子复合时间、振子强度对Ge含量和阱宽的变化不敏感;基态线性光极化率随着Ge含量的增加而减小,同时光极化率峰值所对应的光子能量减小.     

ZnO/Mg_xZn_(1-x)O量子阱中的极化子效应

通过Lee-Low-Pines(LLP)变分方法研究了纤锌矿ZnO/MgxZn1-xO有限深量子阱中电子与光学声子(定域声子、半空间声子)相互作用对极化子能级的影响,给出了极化子基态能量、跃迁能量和电子-声子相互作用对基态能量的移动随着阱宽和组分的变化关系.结果表明,在窄阱中,对系统能级的移动半空间声子要高于定域声子,而在宽阱中恰好和窄阱中的情况相反.定域(半空间)声子对极化子能级的移动随着阱宽的增大而变大(变小),最后接近体材料的三维值(0).当阱宽不变时,随着Mg组分x的增加,定域声子对极化子能级的移动缓慢增大,而半空间声子对极化子能级的移动则缓慢减小,最后接近于0.     

有限宽势垒AlxGa1-xAs/GaAs三角势量子阱中施主结合能及其压力效应

对有限宽势垒Alx Ga1-xAs/GaAs量子阱系统,引入三角势近似势阱能带弯曲,利用变分法讨论施主杂质态结合能.给出结合能随阱宽、杂质位置和铝组分变化关系,并与方阱情形对比.结果显示:三角势近似下结合能明显小于方阱情形,且两者的差别随阱宽和铝组分(势垒高度)而增加,随势垒厚度增加而减少,但阱内杂质位置的变化对其影响不甚敏感.进而,考虑电子有效质量、材料介电常数及禁带宽度随流体静压力的变化,所得结果显示,结合能之差在压力作用下明显增大.     

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.     

量子阱中弱耦合磁极化子的性质

采用线性组合算符和幺正变换的方法研究了量子阱中弱耦合磁极化子的性质,得到了极化子的基态能量和振动频率、磁场强度以及阱宽之间的关系．数值计算结果表明：随着磁场强度的增加极化子的基态能量增加,随着阱宽和振动频率的增加磁极化子的基态能量减小,阱宽越小,量子尺寸效应越显著．     

磁场下有限厚势垒GaAs/AlxGa1-xAs量子阱中杂质态结合能

利用变分法讨论势垒厚度对GaAs/AlxGa1-xAs量子阱中杂质态结合能的作用以及垂直于界面方向磁场的影响,分别给出结合能随阱宽、垒厚、杂质位置和磁场强度的变化关系,并与无限深势阱量子阱和无限厚势垒量子阱两种情形的结果进行了比较.结果表明,在小阱宽下,有限高势垒时的结合能明显小于无限高势垒情形,有限厚势垒时的结合能大于无限厚势垒情形.随着阱宽增加,三种情形下结合能的差异逐渐减小.磁场的约束显著地影响着杂质态结合能,其值随着外磁场的增大而单调增加.在以后的工作中,应考虑本文对势垒的修正.     

磁场对量子阱中类氢杂质性质的影响

本文在弱场极限下应用微扰变分法,在强场极限下应用绝热微扰法,计算了位于,量子阱中心的一个类氢杂质在磁场中基态的束缚能和电子跃迁能量。结果表明:电子的基态束缚能随磁场的增加或量子阱宽的减小而增大;电子跃迁能量随量子阱宽的减小而变大;在强场极限和弱场极限下,电子跃迁能量随磁场变化的规律不同。在强场极限下,电子跃迁能随磁场的增加变大。在弱场极限下,当电子初态有横向激发,末态是基态时,跃迁能量随磁场的增加变大;当电子初态只有纵向激发,末态有横向激发时,跃迁能量随磁场的增加变小,当电子初态与末态横向激发的程度相同时,跃迁能量不随磁场变化。     

螺旋手性SWCNT的尺寸对赖氨酸分子手性转变反应的限域影响

采用量子力学与分子力学组合的ONIOM方法,研究了两种构象的赖氨酸分子限域在螺旋手性单壁碳纳米管内的手性转变机理.结构分析表明:纳米管管径越小,限域在其中的赖氨酸分子骨架形变越明显,手性碳上的氢原子与氨基上氮的氮原子距离越小.势能面计算表明,两种构象的赖氨酸分子限域在SWCNT(6,4)时,旋光异构反应决速步的吉布斯自由能垒分别是194.72和170.08kJ·mol~(-1),分别由质子从手性碳向氨基氮和质子从手性碳向氨基氮与氨基上的质子向羰基氧双质子协同迁移的过渡态产生的.与裸反应的此通道决速步能垒252.6kJ·mol~(-1)相比较有显著降低.两种构象的赖氨酸分子限域在SWCNT(6,4)内旋光异构反应的表观能垒分别是160.00和178.59kJ·mol~(-1).他们限域在SWCNT(7,4)内时,旋光异构反应决速步的能垒分别是238.28和217.18kJ·mol~(-1);限域在SWCNT(8,4)内时,旋光异构反应决速步的能垒分别是253.00和250.11kJ·mol~(-1).结果表明:螺旋手性单壁碳纳米管的孔径越小,对赖氨酸分子手性转变反应的限域催化作用越好;限域在SWCNT(6,4)内的赖氨酸分子构象1更容易旋光异构.     

垒层介质折射率对光量子阱透射谱的影响

利用传输矩阵法理论,研究垒层介质折射率对光量子阱透射谱的影响,结果表明：垒层高折射率介质的折射率越大,光量子阱的透射峰带宽越窄;垒、阱层介质的折射率之和的比值越大,光量子阱的透射峰带宽越窄。光量子透射峰带宽对垒层介质折射率的响应规律,不仅可以解决自然介质的折射率上限问题,而且为设计窄带高品质的光学滤波器件提供理论依据,同时对光量子阱的理论研究也具有积极的指导意义。     

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.     

延迟炸药震源高效安全性研究

通过理论和试验对延迟炸药震源爆炸产生的地震波主频、能量和在近地表面产生的振动等方面进行了分析. 结果表明延迟时间对于延迟炸药震源的叠加效果影响最大,电子雷管精度高,非常适用于延迟炸药震源的设计. 延迟炸药震源与普通炸药震源相比,产生的地震波能量差别不大,但是主频提高10%~20%,高频能量高,主频更宽. 爆炸所引起的近地表面的振动比普通炸药震源小50%以上,安全性非常高. 延迟时间合适的延迟炸药震源与普通的炸药震源相比,其主频高、频带宽、引起近地表面振动小,是一种高效安全的地震勘探炸药震源,非常适合目前高分辨率且对安全性要求较高的地震勘探中.     

层间互作用势对HgS/CdS柱状超晶格电子能带结构的影响

给出了柱状超晶格层间互作用势随径向的变化关系,用微扰法求出了考虑层间互作用情况下HgS/CdS柱状超晶格电子能带结构,讨论了层间相互作用对电子能带结构的影响.结果表明:考虑层间相互作用后HgS/CdS柱状超晶格中电子仍具有能带结构,且能带宽度随势垒宽度的减小而增大,而禁带宽度则相反.内层介质半径增大时,能带宽度将增大,而禁带宽度将减小;层间作用的存在使能带结构向上移动,而带宽稍有增大,禁带宽度稍有减小.     

不同参数下大功率量子阱激光器的大信号调制特性

本文对大功率量子阱激光器的大信号调制特性进行了参数分析。首先对量子阱激光器的传输带宽进行了对比。在不同宽度的光限制层的条件下,光限制层越窄,传输带宽越宽。其次分析了随着调制深度的变化对激光功率的影响,调制深度越小时,激光峰值不断变小。当温度升高时,对应的光子密度降低。偏置信号减小时,光子密度减小。在同频率下比较了脉冲和正弦调制信号的输出波形,输出波形相似。最后分析了啁啾效应。多量子阱激光器比单量子阱激光器中的啁啾更小。     

气固两相流静电传感器特性的研究

基于点电荷的概念,设计了气固两相流传感器的静电感应实验装置,并实验研究了传感器环状电极的几何尺寸对传感器性能的影响．结果表明,对于直径相同的电极,其长度越短,所构成的传感器的通带频宽越大,但传感器的能量传递系数却变小．因此在设计传感器时,应综合考虑频宽与能量传递系数对测量结果的影响．     

快速锁定的宽频带CMOS锁相环设计

设计了一种可快速锁定的宽频带CMOS电荷泵锁相环电路.通过增加一个自适应带宽控制模块,当锁相环处于捕捉状态时,增加环路带宽实现快速锁定;锁相环接近锁定状态时,减小带宽,保证环路的稳定性和减小杂散.同时还设计了能工作在宽频率范围的压控振荡器.该锁相环基于0.25μm CMOS工艺,供电电压为2.5V时,工作范围在960～2 560MHz,功耗为8.9～23.2mW,锁定时间小于12μs.