一维光子晶体异质结的界面态研究

本文利用狄拉克点方法研究了一维光子晶体异质结(AB)_m(CD)_m的界面态,通过调节体系的参数,探讨了存在界面态的极限条件.研究了存在界面态的范围,给出了对称条件下异质结界面态的透射率随折射率的变化关系,发现对于每一组固定的(AB)_m都能找到相应的最佳(CD)_m结构,使得界面模透过率为1.     

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.     

Si－GaP（110）异质结的理论研究

用自洽的半经验紧束缚方法、定域电荷中性条件和散射理论方法研究了Ｓｉ—ＧａＰ（１１０）异质结，得到的主要结果是：ＧａＰ和Ｓｉ表面有相似的电子特性；由此构成的界面只显示了弱的相对于相应体的相互作用的微扰；在Ｓｉ／ＧａＰ（１１０）界面有不同于其他异质结的、由Ｓｉ－ＧａＰ界面态引起的界面势；两个半无限晶体构成的Ｓｉ一ＧａＰ（１１０）异质结的能带偏移为０．４３ｅＶ．     

Si—GaP（110）异质结的理论研究

用自洽的半经验紧束缚方法，定域电荷中性条件和散射理论方法研究了Ｓｉ－ＧａＰ（１１０）异质结，得到了主要结果是：ＧａＰ和Ｓｉ表面有相似的电子特性：由此构成的界面只显示了弱的相对于相应体的相互作用的微扰；在Ｓｉ／ＧａＰ（１１０）界面有不同于其他异质结的、由Ｓｉ－ＧａＰ界面态引起的界面势；两个半元限晶体构成的ＳｉＧａＰ（１１０）异质结的能带偏移为０．４３ｅＶ。     

存在集中分布界面态的异质结的C—V特性研究

提出用高频Ｃ－Ｖ法测量半导体异质结中集中分布的界面态的能位位置的方法，并分析了测试温度以及由异质结的能带偏移所引起的载流子积累对测试结果的影响，有这一方法对ＧａＳ／ＧａＡｓ和ＺｎＳｅ／ＧａＡｓ两种异质结进行了测试，发现在这两种异质界面上均存在集中分布的界面态，其能级位置分别为Ｅｃ－０．４１ｅＶ，Ｅｃ－０．５１ｅＶ。     

有限温度时的二维界面极化子

用类Ｌｅｅ－Ｌｏｗ－Ｐｉｎｅｓ中间耦合方法讨论了在有限温度情形极性－极性半导体异质结中界面极化子的性质．在二维近似下，得到了两支界面光学声子模影响下的极化子能量和有效质量的解析表达式．结果表明：极化子效应随温度的升高而减弱，并发现极化子能量较其有效质量对温度更为敏感．数值结果表明温度效应对某些Ⅱ－Ⅵ族半导体异质结是重要的，但对Ⅲ－Ⅴ族半导体异质结是不重要的．     

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.     

晶格匹配InAlN/GaN异质结2DEG迁移率机制研究

在晶格匹配In_(0.17)Al_(0.83)N/GaN异质外延上制备了TLM测试结构,通过提取方块电阻计算不同温度(100-525 K)的迁移率,并采用多种散射模型拟合迁移率温度依赖曲线,研究了高低温下InAlN/GaN异质结2DEG的迁移率机制.结果表明,随着温度由100 K逐渐增加至525 K,2DEG迁移率随温度增加而降低,低于200 K时平缓降低,高于200 K时则快速降低.多种散射模型拟合迁移率温度依赖数据表明,产生上述现象的原因是低温下(200 K),2DEG迁移率主要受界面粗糙散射影响,随着温度升高,极性光学声子散射占主导.     

LaAlO_3/GaAs异质结界面的空穴导电行为分析

采用脉冲激光沉积方法在GaAs(001)单晶基片上生长LaAlO_3薄膜构成LaAlO_3/GaAs异质结,利用原子力显微镜和XRD对LaAlO_3/GaAs异质结进行表征,并通过PPMS对LaAlO_3/GaAs异质结进行面内电阻和霍尔电阻测试,研究其界面电输运性能。结果表明,LaAlO_3在GaAs表面生长均匀,LaAlO_3/GaAs异质结界面处存在空穴型的导电行为,且该空穴来源于界面处的悬空键效应。     

双层薄膜中界面交换作用对自旋波能带结构的影响

讨论了界面交换作用的变化对由面心立方晶格(100)构成的铁磁双层薄膜的自旋波能带结构的影响.结果表明,界面交换作用的变化对界面模能量的大小及界面模在二维布里渊区的存在范围影响很大,但不会影响体模能带结构的变化趋势.     

正入射时二维空气孔结构正方形和三角形光子晶体的带隙结构

 利用平面波展开法推导出光在光子晶体中传播时的本征方程及其矩阵表达形式,数值求解了圆形空气孔结构的正方形光子晶体和三角形结构光子晶体的色散曲线,给出了不同空气孔结构下的色散曲线。计算分析发现,在<11>方向上,二维正方形结构的光子晶体E波的第一带隙与H波的第一带隙完全分开。在<10>方向上,E波的第一带隙比H波略窄,两者的变化趋势也不尽相同。对E波来说,第一带隙随着空气孔径的增大而增宽;但对H波来说,第一带隙先增宽再变窄。与正方形结构光子晶体不同的是,二维三角形结构光子晶体在<11>方向的第一带隙边缘位置并不在M（1,1）点,而是出现在（0.5,0.5）点,其中心频率比<10>方向的小,但其带隙宽度较正方形结构的大。在<10>方向上,E波的第一带隙比H波的略宽,且两者的变化趋势完全相反。对E波来说,第一带隙先增宽再变窄;但对H波来说,第一带隙随着空气孔径的增大而增宽。     

二维光子晶体绝对带隙的研究

晶体中获得大的绝对带隙,可以通过降低格子对称性解除简并来实现。格子对称性的降低一般可以通过向晶体的原胞内引入不同半径的柱子的方法实现,在该方法基础上结合滑移操作,对二维正方形光子晶体结构进行了研究,发现这种联合方法用于打开绝对带隙特别有用,其相对带隙宽度约为“双柱子正方形格子”情况的2倍,同时还使绝对带隙出现的位置向低频处移动。     

二维方柱光子晶体的波导特性

具有缺陷的光子晶体,光子频率带隙内将出现局域模,而线缺陷相应地形成一个传输效率很高的光波导.计算了空气中Al材料的旋转四边形直柱光子晶体存在线缺陷时的带结构和态密度,给出了二维方形光子晶体的波导的TM模的电场分布,并讨论了波导耦合的传输效率.     

含有缺陷的二维光子晶体能带特性

为进一步研究有缺陷光子晶体的能带特性，并以此作为光子晶体器件的设计理论依据，利用倒易空间的概念，得到了正方晶格的最小布里渊区的分布、采用时域有限差分加Bloch边界方法得到了二维光子晶体的能带特性．结合超元胞的方法计算了含有点缺陷和线缺陷的光子晶体的特性，并且得到了缺陷模式的场分布，通过对能带特性的分析，将对光子晶体的研究从量子阱结构发展到了量子点结构．     

二维内嵌结构式光子晶体带隙特性研究

针对正方晶格光子晶体因带隙特性较差而使其应用受到一定限制的问题, 设计一种新型内嵌结构式二维光子晶体, 即在普通正方晶格光子晶体内部嵌入同类晶格的光子晶体。同时对介质柱型和空气孔型光子晶体分别进行了仿真实验。结果表明, 采用内嵌结构式光子晶体后, 无论是介质柱型还是空气孔型光子晶体, 都较普通正方晶格光子晶体的带隙条数增加2～10条, 带隙率也均有了显著提升。该方法是进一步寻求完全禁带正方晶格光子晶体结构的有效方法。     

方柱复式氮化硼结构固／气型声子晶体的带隙研究

将复式氮化硼（BN）结构引入固／气型声子晶体中,基元中有两个边长不同的正方柱体,用平面波法研究了其带隙结构,三角格子和石墨结构作为BN结构的特殊情况被包含在其中。研究发现,通过改变两正方柱体的填充率、截面边长比及绕其中心轴的旋转角度,就可调节整个声子晶体的带隙结构和范围,从而实现有选择性的滤波。与简单三角格子相比,普通复式BN结构及石墨结构更容易在小体积及低填充率条件下获得低频宽带隙。     

磁性双层膜中自旋波的波形及其演化

研究了磁性双层膜中自旋波的低能激发，着重地讨论了横向自旋波对纵向自旋波的波形的影响，发现了由于自旋波共振；ｉ）在能带中也存在界面模（ＩＭ），ｉｉ）在较高能带与较低能带相交的区域，随着γ值的增加，存在ＰＣＡＭ－ＰＣＢＭ振荡现象。     

肋环型单层曲板网壳结构的风振响应及等效静风荷载

分析了肋环型单层曲板网壳结构的风荷载和风振响应,并对采用不同方法计算结构等效静风荷载的精度进行了比较.风洞试验结果表明:肋环型单层曲板网壳结构屋面主要受负风压作用;但在90°风向角下,由于体育馆受前方入口建筑的影响,屋盖边缘局部出现正风压.风振响应分析结果表明:有多阶振型参与结构的风致振动,高阶模态影响不可忽略;为保证结构表面所有节点位移准确,结构的模态耦合项不能忽略.但如果只保证较大位移处的准确性,忽略模态耦合项的SRSS方法也是可取的.利用LRC惯性力法和改进LRC方法计算肋环型单层曲板网壳结构的等效静风荷载,可以保证所有风向角下节点的最大位移等效,但不能保证所有节点的位移等效.     

基于介质圆柱结构的复式二维光子晶体禁带研究

为提高二维光子晶体禁带带宽或产生完全禁带, 利用平面波展开法对二维正方排列介质圆柱和三角排列介质圆柱结构以及改变其晶胞形成的复式结构进行了禁带研究。研究结果表明, 对于介质柱结构, 实现禁带中心频率低频化的方式有两种, 即增大介质柱半径和增加介质柱折射率。当采用复式结构时, 一般可形成较大的TM(Transverse Magnetic)禁带, 同时为TE(Transverse Electric)禁带和完全禁带的形成提供了可能。通过改变晶胞结构, 破坏结构对称性是实现完全禁带的一种可行方法。