應變GaN-AlGaN量子阱中受屏蔽激子的壓力效應.pdf

1、近十年來,諸如AlN、GaN和InN等閃鋅礦和纖鋅礦Ⅲ-族氮化物半導體材料在發(fā)光二極管和激光二極管等器件制備方面的應用日益豐富,其低維結構的研究成為理論界的熱點問題之一.尤其值得注意的是,氮化物半導體的不同晶格結構及不同軸向的選取,以及出現在量子阱界面處由晶格失配引起的極化電荷及由此引起的強內建電場,這些都將影響量子阱中激子的行為.另外,鑒于流體靜壓力對材料物性的調制作用,應變氮化物量子阱中受屏蔽激子的壓力效應的研究變得更加有意義.

2、 本文首先求解受電子-空穴氣屏蔽的有限深量子阱中電子與空穴的本征方程得出其本征函數及相應的本征值.之后,在單帶模型和有效質量近似下,結合變分法和自洽計算方法,討論閃鋅礦及纖鋅礦GaN/AlxGa1-xN量子阱中激子的結合能.其中,考慮到流體靜壓力和電子-空穴氣體屏蔽的影響,分別計算纖鋅礦([0001]取向)和閃鋅礦([001]和[111]取向)GaN/AlxGa1-xN量子阱中激子的結合能.最后,計入電子(空穴)與局域體縱光學聲子和

3、界面光學聲子相互作用,計算纖鋅礦應變量子阱中受屏蔽激子的結合能并討論其壓力效應. 對于電子和空穴的本征方程,則采用自洽計算泊松方程和薛定諤方程的方法數值求解.結果表明,一方面,內建電場使電子和空穴分離并分別向兩邊勢壘運動：另一方面,電子-空穴氣體將屏蔽內建電場,使得電子和空穴向阱中心移動.對于閃鋅礦或纖鋅礦量子阱中激子的計算結果表明,即使考慮壓力對應變的調制,其結合能隨壓力的增加仍然近似線性增加.而且,由于壓力對屏蔽效應和排斥作