量子阱原理及應(yīng)用

1、楊晗23120082203807~1~光子學(xué)原理課程期末論文光子學(xué)原理課程期末論文——量子阱原理及其應(yīng)用量子阱原理及其應(yīng)用信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院08電子信息工程電子信息工程楊晗楊晗23120082203807楊晗23120082203807~3~.量子阱的制備通常是通過(guò)將一種材料夾在兩種材料（通常是寬禁帶材料）之間而形成的。比如兩層砷化鋁之間夾著砷化鎵。一般這種材料可以通過(guò)MBE（分子束外延）或者CVD（化學(xué)氣相沉積）的方

2、法來(lái)制備。就像三明治一樣的結(jié)構(gòu)，中間是很薄的一層半導(dǎo)體膜，外側(cè)是兩個(gè)隔離層。用激光朝量子阱閃一下，可以使中間的半導(dǎo)體層里產(chǎn)生電子和帶正電的空穴。通常情況下，電子會(huì)與空穴結(jié)合，放出光子?？茖W(xué)家將量子阱的上層制造得特別薄，厚度不足30埃，這樣就可迫使中間層產(chǎn)生的電子與空穴結(jié)合時(shí)，以變化的電場(chǎng)而不是光子的形式釋放能量。電場(chǎng)的作用使鄰近的量子點(diǎn)中產(chǎn)生新的電子和空穴，從而令它們結(jié)合并放出光子.對(duì)多量子阱，若勢(shì)壘壁厚LB仍為無(wú)限大（實(shí)際上只需大于2

3、0nm）勢(shì)壘足夠高（△Ec0.5Ev）其電子的狀態(tài)有如單量子阱中的電子，相鄰量子阱中的電子的波函數(shù)不會(huì)發(fā)生重疊。但若勢(shì)壘壁逐漸變薄，則相鄰量子阱中電子的波函數(shù)就會(huì)因隧穿效應(yīng)而逐漸有所交疊，并使簡(jiǎn)并能級(jí)分裂成帶[2]，如圖所示：圖3勢(shì)壘高度有限的多量子阱和超晶格中電子的波函數(shù)二量子阱效應(yīng)與超晶格效應(yīng)量子阱效應(yīng)與超晶格效應(yīng)對(duì)具有勢(shì)阱結(jié)構(gòu)或者超晶格結(jié)構(gòu)的人工合成材料，當(dāng)其中窄禁帶材料的厚度小于載流子的平均自由程時(shí)，其電子特性會(huì)發(fā)生某些變化，甚

4、至?xí)霈F(xiàn)一些非此結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)的特殊物理現(xiàn)象。這些跟勢(shì)阱的形成以及尺寸有關(guān)的效應(yīng)即被稱為量子阱效應(yīng)或超晶格效應(yīng)。主要的量子阱效應(yīng)和超晶格效應(yīng)是量子約束效應(yīng)，如前所述，對(duì)于由兩層寬禁帶材料和夾在其間的窄禁帶材料薄層構(gòu)成的量子阱，當(dāng)窄禁帶薄層的厚度小于電子平均自由程時(shí)，電子在薄層法線方向上的運(yùn)動(dòng)將受到限制，只能在薄層平面內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)。與體材料中的電子相比，這種運(yùn)動(dòng)史一種二維運(yùn)動(dòng)，至少是準(zhǔn)二維運(yùn)動(dòng)。受約束的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的這一重大變化的突出表現(xiàn)是其