多量子阱垒结构优化提高GaN基LED发光效率研究

为了解决由于极化效应引起的漏电流影响发光效率的问题,以k.p理论为基础建立多量子阱模型,分析研究了GaN基LED中不同的InGaN/InGaN多量子阱发光层势垒结构.基于化合物半导体器件的电学.光学和热学属性的有限元分析,设计与优化多量子阱中靠近P型AIGaN电子阻档层倒数第二层势垒,显著提高了光输出功率,减少漏电流.数值模拟分析表明,改良多量子阱势垒能够大幅提高高亮度,高功率器件结构光电特性.     

Ⅰ类外尔半金属基双势垒量子阱量子输运特性的理论研究

正我校物理电子工程学院白春旭教授2020年获批国家自然科学基金面上项目:Ⅰ类外尔半金属基双势垒量子阱量子输运特性的理论研究.项目编号:12074328.Ⅰ类外尔半金属材料因其特殊拓扑电子特性及其在新型电子及光电子器件方面的潜在应用,已成为目前凝聚态物理学领域的一个热点.双势垒量子阱结构的许多量子特性都与其中受限载流子和掺杂、缺陷以及库化相互作用之间的相互作用密切相关.因此发展Ⅰ类外尔半金属是双势垒量子阱量子输出理论具有十分重要的意义     

双量子阱能态结构研究

把共聚物简化为两个有限深量子阱———双量子阱模型 .着重研究了双量子阱中阱深、阱宽及势垒宽度对其能态结构的影响 ,从而对共聚物的合成等研究具有重要的指导意义 .     

室温下不同偏压与掺杂浓度对非对称量子阱隧穿系数的影响

建立了非对称三势垒量子阱模型,通过对任意单势垒透射系数理论分析,模拟研究了非对称三势垒在室温下,其器件衬底掺杂,在不同浓度与不同偏压下,其透射系数随电子入射能量发生变化的曲线,并进行了分析讨论,得到了内建电场等因素制约量子阱隧穿效应的理论。     

电子在斐波那契量子阱结构中的能量性质

本文利用一维斐波那契量子阱结构模型推导了电子能级表达式.在半导体材料的参数范围内,通过数值计算进一步研究了温度、势垒宽度、势垒高度对一维斐波那契量子阱结构的电子能级的影响.     

空间维度拓展对量子混沌强度的影响

在一维、二维、三维3种维度空间中研究了存在势垒的量子阱中的混沌现象,发现了空间维度对量子混沌强度的影响作用,讨论了势垒的形式与量子混沌之间的关系.     

非对称多势垒异质结构中电子的磁共振隧穿

以厄密函数作为包络波函数，运用传递矩阵方法系统地研究了具有抛物量子阱的非对称多势垒异质结构中电子隧穿的横向磁场效应。结果表明：对于不同的双势垒结构，传输系数的峰值随磁场的增强有的增大有的减小。对于三势垒结构，由于双量子阱准束缚态之间的耦合，共振时传输系数的峰值随磁场的增强呈现不同于双势垒结构的行为。第一峰值随磁场的增强单调减小，而第二峰值随磁场的增强先是减小而后增大，当峰值增大到几近于１时又开始减小。对于某些非对称多势垒异质结构具有比对称结构更好的横向磁场特性。考虑这一效应和电场效应对共振隧穿结构的设计具有指导意义     

单势垒量子阱中自旋抽运电流的研究

利用密度矩阵方法，我们研究了单势垒量子阱中自旋抽运电流，发现当量子阱中的电子发生自旋电子共振时．自旋抽运电流出现极大值。     

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.     

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.     

电子—声子相互作用非对称双势垒共振隧穿的影响

理论研究了非对称双势垒结构中光学声子发射率和光学声子辅助隧穿电流。对A│xGa1-xAs/GaAs/AlyGa1-yAs结构作了数值计算,得到对声子辅助隧穿实验电流峰的一种新的理论上的合理辨认。对宽量子阱理论上只有一个声子辅助峰,且接近阱内LO声子的能量。发现界面光学（IO）声子辅助隧穿是主要的。理论结果能正确解释实验。     

非对称耦合量子阱中的光学克尔效应研究

详细研究了GaAs/AlxCa1-xAs非对称耦合量子阱的光学克尔效应,并利用紧束缚密度矩阵方法及迭代法导出了光学克尔效应的解析表达式.数值结果表明,入射光强、弛豫率和结构参数(如势垒宽度和右阱宽度)对光学克尔效应有明显的影响;通过优化入射光强、弛豫率和结构参数,可以获得比量子盘模型的克尔系数大四个数量级的克尔系数,其...     

GaAs/AlxGa1-xAs三量子阱中势垒厚度对激子结合能的影响及其压力效应

选取三量子阱模型,采用变分法讨论GaAs/AlxGa1-xAs有限深量子阱中势垒厚度对激子行为的影响,主要计算激子结合能随阱宽和垒厚的变化关系以及Al组分的影响.结果表明,当阱宽较大时,结合能随势垒厚度的变化先增加后趋于稳定值;当阱宽较小时,结合能随垒厚则先减至极小值后再增加.上述结论与通常的有限深势阱之结果相差较大,此修正可为相关的理论和实验提供参考.结果还显示,有限厚势垒情形结合能随压力线性增加的趋势明显小于无限厚势垒情形.     

多势垒结构中的共振能量和量子能级的差异分析

利用Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ多项式和传输矩阵方法解析推导出多量子阱（ＭＱＷ）系统的束缚电子级公式，并定量分析了多势垒结构中的共振能量和相应ＭＱＷ系统量子能级的差异。     

有限量子阱中界面声子和体声子对磁性极化子的影响

在弱磁场条件下研究有限量子阱中磁性极化子特性．能级计算中包括了４ 支界面声子、定域体声子和势垒体声子．同时,考虑了导带非抛物性对能级和回旋质量的影响,给出量子阱 Ｇａ Ａｓ／ Ａｌ０ ．３６ Ｇａ０ ．６４ Ａｓ 中体声子和界面声子对能级和回旋质量贡献的数值结果,并进行讨论．研究发现,在弱磁场条件下狭窄量子阱中势垒体声子和界面声子的贡献比较大,而在宽量子阱中定域体声子的贡献大．磁性极化子回旋质量随磁场 Ｂ 增大而增大,若考虑导带非抛物性修正,所得结果与实验结果基本一致．     

对称耦合量子阱能级特性研究与量子阱结构优化

采用无限深势阱模型分析对称耦合量子阱中最低子能级的形成,并利用二能级体系理论给出对称耦合量子阱中各子能级随外电场的变化规律。根据理论分析,指出了对称耦合量子阱在量子阱光开关应用中的优势和不足,并提出了一种新的耦合量子阱结构——准对称耦合量子阱。     

用有限单元法计算量子阱结构本征值

本文从有限元伽辽金(Galerkin)方法出发,提出了计算任意势能变化半导体量子阱本征值的有限元方法,在该方法中,有限元仅用在量子阱区域,而半无限势垒的贡献用解析式给出,通过计算方量子阱及截短抛物线型势阱本征值证实了该方法的有效性。     

在四量子阱结构中浅施主的束缚能

本文提出氢杂质在中间Ga_(1-x)Al_xAs垒中的四量子阱模型,计算了束缚能与阱和垒的宽度、势垒的高度和杂质在垒中的位置的依赖关系。结果表明,与双量子阱模型比较,规律性是相符合的,在单阱极限的计算结果与前人的一致。     

横向表面超晶格量子线中的电子和杂质态的研究

本文利用一个空间坐标变换,使得量子线的结构界面变成了平面,且电子的波函数在新的坐标空间能准确地满足量子力学边界条件。同时,经变换后电子的哈密顿为有效哈密顿,它是沿量子线方向的周期函数。在阱线外近似为无限高势垒和阱线的截面为知形的情形下,我们考虑了两种类型的GaAs/AlAs横向表面超晶格量子线。其中一种是阱线的厚度沿量子线方向周期性变化,而中心不变,另一种是阱线的厚度不变,而它的中心线却周期性地波     

D维量子阱中激子的声学极化子效应

考虑了无限高势垒量子阱,计算得出了零维、一维、二维和三维量子阱中激子-声学声子耦合导致的激子基态能量移动.结果表明,激子的声学极化子效应随材料带宽的增大而增大.