电场对量子阱中激子的影响

利用变分方法计算了GaAs/Al_2Ga_(1-x)As量子阱中激子的束缚能,分析了电场、势阱宽度对激子束缚能的影响。采用明显不可分离的试探波函数,并考虑了电场对势阱中载流子几率分布的影响,计算了重空穴激子和轻空穴激子吸收峰位置随电场变化,结果与实验值符合得较好。     

GaN LED量子阱光发射模型

在分析GaN LED量子阱结构对载流子限制和俘获的基础上,考虑量子限制Stark效应和Franz-Kddysh效应,提出了一种基于InGaN有源区的载流子复合及光发射模型.模拟结果表明LED的光发射效率和波长依赖于有源区In组分变化引起的势能涨落和阱尺寸,并得到LED发光波长红移的原因为：非故意掺杂引入新的施主能级和受主能级,新能级之间以小于带隙的能量跃迁;Franz-Keldysh效应随阱厚的增加而加强;压电极化和自发极化形成的内电场在空间上将电子和空穴隔开,但电子和空穴波函数的交叠允许它们在较低的能级上辐射复合;以及带边吸收的影响.     

Ⅱ型量子阱In_(1-x)Ga_xAs/GaSb_(1-y)As_y中激子的结合能

该文提出ρ和Z相耦合的试探波函数,采用变分法计算了Ⅱ型量子阱In_(1-x)Ga_xAs/GaSb_(1-y)As_y中激子的结合能。发现随合金组分(x,y)的增加结合能增加,随阱宽b的减小,结合能单调上升。当阱宽b在10 nm附近时,材料由半导体转变为半金属。此外,还与Ⅰ型量子阱GaAs/Ga_(1-x)Al_xAs中激子结合能作了比较。     

组分渐变过渡层对氮化镓基发光二极管性能的影响

针对半导体发光二极管(LED)中普遍存在的效率衰减效应严重影响大注入电流条件下LED发光性能的问题,在传统InGaN/GaN多量子阱LED基础上,设计了组分渐变过渡层结构,引入到量子垒和电子阻挡层界面。模拟计算结果表明:当引入过渡层后,量子垒和电子阻挡层界面处的电子势阱深度和空穴势垒高度减小,有益于有源区载流子浓度的提高,有效提升了量子阱内辐射复合速率,使发光效率衰减现象得到显著改善.研究结果对大功率发光二极管的结构设计和器件研发具有启发作用.     

四元混晶InGaAsP应变量子阱在压力调制下的能带转型

采用模型固体理论计算了四元混晶In1-xGaxAsyP1-y/In0.85Ga0.15As0.7P0.3/In1-xGaxAsyP1-y单量子阱系统中电子和空穴的能带结构,研究了流体静压力对能带的调制作用.结果表明:通过引入流体静压力,可以方便地实现单量子阱的能带转型(类型Ⅰ到类型Ⅱ的转变);当x=0.2,y=0.7时,电子、重空穴、轻空穴能带转型时的临界压力分别约为0.5,8,1.5GPa;0.5GPa≤P8GPa时,量子阱的能带均为类型Ⅱ.     

MOCVD制备GaAs/AlGaAs多量子阱的光致发光特性

对MOCVD生长的GaAs/A1_xGa_(1-x)As多量子阱结构进行了光致发光特性的测量,结果观察到三个发光峰:位于1.664eV处的峰是自由激子发光;峰值处于1.481eV的发光是GaAs中施主Si(Ga)原子上的电子向受主Si(As)跃迁引起的;而在1.529eV处的弱发光峰是GaAs阱层中Si(Ga)原子上的电子与价带量子阱中基态重空穴复合形成的。对三种发光峰的能量位置进行了理论计算,其计算结果与实验测量所得到的值符合较好。     

电子-空穴气屏蔽影响下有限深量子阱中电子与空穴的本征态

考虑电子-空穴气屏蔽的影响,研究了有限深量子阱中电子和空穴的本征能量及其相应的各级本征态.电子-空穴气引起的极化电场由泊松方程给出,而电子和空穴则满足考虑极化电场下的薛定谔方程,因此本文自洽计算了泊松方程与薛定谔方程.数值结果表明,内电场使电子和空穴向相反方向靠近势垒,而电子-空穴气将屏蔽内电场使得电子和空穴向阱中心靠近;势垒、内电场和屏蔽之综合效应将影响电子和空穴的本征能量和本征波函数.本文的方法还可推广到求解任意势中的定态薛定谔方程.     

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.     

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.     

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。     

闪锌矿GaN/Al0.15Ga0.85N量子点的光学特性

在有效质量近似条件下,利用变分法计算了量子点高度对GaN/AlGaN量子点光学性质的影响。研究了激子结合能、量子点发光波长、电子-空穴复合率随量子点高度的变化关系。数据结果表明量子点高度对激子结合能、量子点发光波长、电子-空穴复合率有着重要的影响,激子效应将使量子点发光波长红移。     

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.     

Self-heating dependent characteristic of GaN-based light-emitting diodes with and without AlGaInN electron blocking layer

In this study, GaN-based light-emitting diodes （LEDs） with and without A1GaInN electron blocking layer （EBL） under self-heating effect are numerically studied. The energy band diagram, carrier transport and distribution characteristics, internal Joule heat and non-radiative recombination heat characteristics, and internal quantum efficiency are investigated. The effect of Auger recombination coefficient on efficiency droop under self-heating effect is also studied. The simulation results show that efficiency droop is markedly improved when an AlGaInN EBL is placed between p-type GaN layer and active region. However, the chip temperature of LED is significantly increased simultaneously. The results also indicate that Auger recombination can be neglected because it is not the major contributor for the internal heat source. The efficiency droop is unrelated to the internal heat source. However, both electron leakage and Auger recombination play important roles in efficiency droop mechanism under self-heating effect.     

基于InAs／GaSb的二类、断带半导体量子阱中载流子的量子态

基于InAs／GaSb的二类、断带半导体异质结构由于其特殊的能带结构和独特的光电性质而备受关注。主要研究了基于InAs／GaSb的二类、断带半导体量子阱（AlSb／InAs／GaSb／AlSb）中电子和空穴的波函数和能级。通过直接求解有效质量近似下的Schrodinger方程得到电子（空穴）沿生长方向的能级和波函数，研究发现：电子和空穴的波函数在材料层的交界面上有一定程度的耦合，所以该系统可以在新型光电器件方面有重要的应用。     

外加电场下谐振子量子线的电子拉曼散射

文章研究了外加电场下谐振子量子线的电子拉曼散射.利用有效质量近似,以GaAs材料为例,计算了微分散射截面,结果表明,谐振子频率和外加电场的强度对拉曼光谱均有影响.拉曼光谱的峰值随着外加电场强度的增大而增大;在恒定的外加电场下,与电场方向相同的谐振子频率只影响峰值的大小,而与电场方向垂直方向的谐振子频率还对峰值的位置有影...     

PIN管正偏注入的载流子在Ⅰ层中分布的研究

本文认为,Ⅰ层中不会有电子浓度和空穴浓度处处相等的电中性近似,这两种浓度都要随扩散距离的增加而衰减.本文用准中性条件来求解电子和空穴的连续性方程,导出这两种浓度都按扩散距离的负指数函数在Ⅰ层中分布.这样,其载流子一载流子散射效应可忽略不计,其俄歇复合较小,比用电中性近似求得的载流子分布的俄歇复合要小许多倍.     

量子阱中极化子基态自陷能的耦合求解方法

用一种新的变分方法研究准二维量子阱中极化子系统的自陷能等问题．只有纵光学声子和表面声子的对称模对极化子的基态能量有贡献．作为例子,对ＧｓＡｓ／ＡｌＡｓ量子阱中极化子的基态波函数和自陷能进行了数值分析．与先前的结果相比,当有效耦合常数稍大时极化子具有更低的自陷能．     

Single-exciton optical gain in semiconductor nanocrystals

Nanocrystal quantum dots have favourable light-emitting properties. They show photoluminescence with high quantum yields, and their emission colours depend on the nanocrystal size--owing to the quantum-confinement effect--and are therefore tunable. However, nanocrystals are difficult to use in optical amplification and lasing. Because of an almost exact balance between absorption and stimulated emission in nanoparticles excited with single electron-hole pairs (excitons), optical gain can only occur in nanocrystals that contain at least two excitons. A complication associated with this multiexcitonic nature of light amplification is fast optical-gain decay induced by non-radiative Auger recombination, a process in which one exciton recombines by transferring its energy to another. Here we demonstrate a practical approach for obtaining optical gain in the single-exciton regime that eliminates the problem of Auger decay. Specifically, we develop core/shell hetero-nanocrystals engineered in such a way as to spatially separate electrons and holes between the core and the shell (type-II heterostructures). The resulting imbalance between negative and positive charges produces a strong local electric field, which induces a giant ( approximately 100 meV or greater) transient Stark shift of the absorption spectrum with respect to the luminescence line of singly excited nanocrystals. This effect breaks the exact balance between absorption and stimulated emission, and allows us to demonstrate optical amplification due to single excitons.