纖鋅礦結構InGaN-GaN量子阱中的激子態(tài)和類氫施主雜質(zhì)態(tài).pdf

1、在纖鋅礦結構InGaN/GaN量子阱中存在著由壓電極化和自發(fā)極化引起的很強的內(nèi)建電場，它對量子阱的性質(zhì)有著很大的影響。本論文在有效質(zhì)量近似理論和包絡函數(shù)理論的基礎上，考慮內(nèi)建電場的作用，運用變分的方法計算了纖鋅礦InGaN/GaN量子阱結構中的激子態(tài)，壘寬對纖鋅礦InGaN/GaN量子阱結構中激子態(tài)的影響和纖鋅礦結構staggered InGaN/GaN量子阱中的類氫施主雜質(zhì)態(tài)，分析研究了它們的相關性質(zhì)隨量子阱結構參數(shù)的變化規(guī)律，并且探

2、討了內(nèi)建電場和量子受限的競爭效應。對計算結果討論后得出如下結論。
　　在纖鋅礦結構InxGa1-N/GaN量子阱中，內(nèi)建電場、阱寬以及In含量對基態(tài)激子的結合能、帶間光躍遷能和積分吸收幾率有著很大的影響。隨著阱寬的變化激子結合能有一個極大值。對任意的InGaN/GaN量子阱，內(nèi)建電場的存在使激子結合能、帶間光躍遷能和積分吸收幾率下降。In含量的變化對窄阱內(nèi)的激子態(tài)和相關光學性質(zhì)影響非常明顯；而內(nèi)建電場對寬阱內(nèi)的激子態(tài)和相關光學性質(zhì)

3、影響更顯著。特別地，由于內(nèi)建電場的作用，當InGaN/GaN量子阱的阱寬大于4 nm時積分幾率下降到零，這與不考慮電場時有著很大的不同。
　　有限壘寬模型下，纖鋅礦結構InGaN/GaN量子阱中的基態(tài)激子的結合能、帶間光躍遷能和積分吸收幾率明顯地依賴于壘寬及其它結構參數(shù)。當壘寬增加時，激子結合能和積分吸收幾率都是先減小然后當壘寬大于8 nm時不再變化。而帶間光躍遷能在壘寬大于某一壘寬時也不再隨壘寬變化而改變，而且這一壘寬隨阱寬的增

4、加而增加。隨著阱寬的增加，激子結合能和積分吸收幾率都有一個極大值而帶間光躍遷能卻一直下降。特別地，當阱寬大于6 nm時，積分吸收幾率趨近于零。當In含量增加時，對于窄量子阱，由于內(nèi)建電場和量子受限的競爭，激子結合能先增加后減?。欢鴮τ趯捔孔于?，激子結合能一直減小。
　　在staggered In0.2Ga0.8N/InyGa1-yN量子阱中，類氫施主雜質(zhì)結合能隨著雜質(zhì)位置的變化有一個極大值而且這個極大值對應的雜質(zhì)位置在InyGa1