超晶格量子阱中的量子力学效应

半导体超晶格由于其特殊的结构,产生了许多新的量子现象.以GaAs/AlAs结构为例,运用薛定谔方程,结合边界条件,对量子阱现象进行了浅析,求得阱中的二维电子气在沿材料生长方向上的能级是分立的,即量子阱中由于局域效应存在着一系列的子能级,且从电子的能态密度的定义出发,计算出其二维电子的能态密度与能级无关.     

二维量子阱中单电子量子比特的性质

通过求解能量本征方程,得到弱磁场作用下的二维势阱中电子的本征能量及其波函数,进而以基态和第一激发态波函数构造了一个量子比特.数值计算结果表明,量子比特内电子的空间概率密度随空间坐标和时间的变化而变化,在阱的边缘处出现的概率值为零,在其他位置相对较大;各个空间点的概率密度均随时间做周期振荡,振荡周期与阱宽有关,与外磁场无关,它随阱宽的增加而增大.     

有限深对称量子阱中电子量子比特的性质

通过求解有限深对称量子阱中电子的能量本征方程,得到电子的能量状态;并以此为基础利用基态和第二激发态叠加构造一个量子比特,研究电子量子比特的性质.数值计算结果表明:概率密度的振荡周期与量子阱宽度和深度均有关,当势阱深度给定时,振荡周期随量子阱宽度的增大而增大,当阱宽给定时,振荡周期随势阱深度的增大而减小.各坐标点的概率密度幅值不同,量子阱中心位置概率密度幅值最大,其它位置较小.电子的概率密度以周期T在z方向振荡,不同时间点的概率密度幅值不同,在一个周期内,当t=0T,1T时电子概率密度在阱内中心达到最大,当t=0.5T时电子概率密度在阱内中心达到最小;在阱外电子的概率密度都是向两边逐渐衰减的.     

能带调控提高GaN/InGaN多量子阱蓝光LED效率研究

In Ga N/Ga N多量子阱中由于存在极化效应导致能带弯曲,并由此导致电子和空穴在空间上被分离,因此严重降低了Ga N基LED的发光效率.针对此问题,我们设计了一种组分渐变的量子阱结构,利用组分与能带的关系对量子阱进行能带调控,使得量子阱中的能带弯曲减弱.该方法有效增加了LED的光功率和外量子效率.电致发光谱测试显示,在注入电流为35 A/cm2时,具有能带调控量子阱的LED其外量子效率比传统结构的LED提高了10.6%,发光功率提高了9.8%.能带模拟显示,能带调控后的量子阱中能带倾斜现象减弱,且空穴浓度明显增加,因此电子空穴波函数在空间中的重叠面积得到有效提高,最终提高了辐射复合效率.     

有限单量子阱结构中电子—界面光学声子相互作用

本文给出了有限单量子阱结构中电子与有（界）面光学声子相互作用的类弗留里希哈密顿算符，电子－声子耦合函数被计算和讨论。     

非均匀应变对量子阱结构的能带和增益的影响

研究了非均匀应变对低维量子结构的能带和ＴＥ模光增益所产生的影响。由变分法推导应变沿ｚ轴方向的解析分布。在有效质量理论框架下,采用传递矩阵方法计算应变沿ｚ轴方向非均匀分布时的量子阱结构的能带和ＴＥ模光增益。解析推导表明非均匀应变分布与ｘ－ｙ方向的尺度有密切关系。当ｘ－ｙ方向的尺度较小时,阱区内的应变表现为明显的非均匀分布。计算结果表明,非均匀应变对量子线和量子点结构的能带和增益有着极为重要的影响。     

准一维多嵌段共聚物有机量子阱和超晶格特征

在紧束缚模型的基础上, 研究了由聚乙炔(PA)和聚对苯撑(PPP)组成的准一维多嵌段共聚物系列材料的电子特性, 发现它们具有量子阱或超晶格特征. 各单体的尺度、单体间界面耦合以及电子-声子相互作用的强弱对共聚物的电子性质都有显著的影响, 与传统半导体量子阱和超晶格相似, 沿链方向外加电场的作用, 可导致量子隧穿的发生以及Franz-Keldysh效应和量子约束效应的出现.     

量子阱中InAs/In1-xGaxAs自组织量子点的电子结构

采用有效质量近似和绝热近似,计算了量子阱中InAs/In1-xGaxAs自组织量子点(点在阱中,DWELL)的电子结构和光学性质. 结果表明,电子能级随受限势的增大而升高,并随着量子点的尺寸的增大而降低,而且量子阱的宽度和量子点浸润层的厚度增加也会导致能级有所降低. 说明DWELL结构参数变化会使光致发光峰发生相应的蓝移或红移.     

施加电场的单量子阱中束缚态的能级

超晶格由2种不同晶体材料交替生长的具有周期性结构的多层薄膜构成,2种材料的势垒-势阱结构就是量子阱.通过理想的无限深势阱模型,讨论了施加电场作用的超晶格中单量子阱束缚态的能级结构和态密度,得到了体系的本征能量与本征函数.分析表明:沿超晶格生长方向能量量子化,量子化能量构成了一系列子能带(微带);在电场作用下,超晶格量子阱能级向低能方向移动,施加电场不影响超晶格量子阱子能带的电子态密度.     

周期性磁场下的GaAs/AlxGa1-xAs单量子阱中电子的能带结构

为了研究外磁场对量子阱中电子的能带结构的影响，采取一种简单的可解析求解的模型，研究了周期性磁场下的ＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ单量子阱中电子的能带结构，发现在周期性磁场的作用下，在ｚ方向上的能量是分立的量子化能级，而原来在ｘ－ｙ平面内连续的能级分裂成分立的一系列许可带，但是在ｘ方向上能量仍然是连续的，同时对其能带的特点和形成机制进行探讨。     

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.     

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.     

InGaAs/InP量子阱和量子线的光学性质

采用有效质量理论６带模型,研究量子结构变化对Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ／ＩｎＰ量子阱和量子线光学性质的影响。计算结果表明量子线结构可以更低的注入电子浓度下,得到更高的光学增益,而且具有光学各向异性。说明量子线结构比量子阱结构提高量子激光器光学性能。     

InGaN/GaN耦合量子阱结构光电性质改善的物理机制

利用数值模拟方法,研究InGaN/GaN耦合量子阱结构光电性质相对传统量子阱结构光电性质改善的物理机制。模拟结果显示,与InGaN/GaN传统量子阱相比,耦合量子阱结构的电压 电流特性得到有效改善,获得较高发光强度和光输出功率。其光电性质改善的主要机制是:InGaN/GaN耦合量子阱结构能够减小电场强度、势垒高度和厚度,从而加强阱中载流子隧穿效应,改善有源区载流子分布均匀性,同时,阱层中电子 空穴波函数重叠率也得到提高。     

量子点量子阱中的极化子

首先研究了量子点量子阱中的电子态，对阱外及阱内的两种束缚态都进行了考虑，然后采用微扰方法，对量子点量子阱系统中的极化子效应进行了研究。最后采用CdS/HgS为材料的量子点量子阱 进行了数值计算，结果显示极化子效应对电子能级的修正明显并且不能被忽略。     

量子线中形状独立的度规法则

把方形量子阱线的一维等效势模型推广到矩形量子阱线中，通过变分法计算了无限深方形和矩形量子阱线内激子的束缚能，进一步验证了量子线有一形状独立的度规法则存在。     

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.     

半导体量子阱中磁极化子的基态能量

本文从量子阱中电子-声子相互作用的哈密顿量出发,进一步考虑了外加磁场对极化子性质的影响,讨论了量子阱中磁极化子的基态能量与磁场和量子阱宽度的关系。数值计算结果表明,量子阱中界面声子与电子的相互作用是不可忽略的。     

GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测材料的结构厚度获取方法

通过常规的透射光谱测量,提供一种获取GaAs/AlGaAs多量子阱材料中上电极层、多量子阱区域实际生长厚度的简便、无损伤的方法,这两个厚度参数在器件制备工艺、材料生长参数修正中起关键作用.     

圆柱形复合量子线中电子的能量和寿命

在有效质量近似下，用数值计算方法得到在圆柱形复合量子线中电子的准定态能量和寿命．对HgS／CdS／HgS量子线系统具体计算表明：在分立准定态区域中，电子的能量随波矢按平方规律增大而增大，随势阱宽度增大而减小；而寿命随波矢和阱宽的变化则相反．