激光對閃鋅礦氮化物量子阱中類氫雜質(zhì)的影響.pdf

1、自從1996年第一次研制出GaN藍(lán)光激光器以來，以GaN及其合金為基礎(chǔ)的量子阱、超晶格、應(yīng)變復(fù)合材料將半導(dǎo)體材料的發(fā)展帶到了一個全新的領(lǐng)域，在這類材料的推動下，量子阱激光器、高速二維電子器件和光電集成器件等得到了很好的發(fā)展。本論文在有效質(zhì)量近似理論下，運(yùn)用變分法分別計算了閃鋅礦結(jié)構(gòu)GaN/AIGaN量子阱中類氫雜質(zhì)態(tài)的激光場的基態(tài)施主束縛能效應(yīng)和閃鋅礦結(jié)構(gòu)GaN/AIGaN量子阱中類氫雜質(zhì)態(tài)的激光場和外加電場的競爭效應(yīng)的施主束縛能；另外

2、，還計算了半導(dǎo)體閃鋅礦結(jié)構(gòu)InGaN/GaN步階阱中類氫雜質(zhì)態(tài)的電場和步階束縛能的競爭效應(yīng)。
　　首先，計算了閃鋅礦結(jié)構(gòu)GaN/AIGaN量子阱中類氫雜質(zhì)態(tài)的激光場的基態(tài)施主束縛能效應(yīng)。結(jié)果表明束縛能取決于量子阱的結(jié)構(gòu)參數(shù)和鋁含量；本論文還研究了激光場和量子束縛對雜質(zhì)念的競爭效應(yīng)，這些性質(zhì)在本論文中分析了相關(guān)的物理原因。當(dāng)雜質(zhì)位于阱寬比較窄，鋁含量比較低的量子阱中時，激光場對雜質(zhì)態(tài)束縛能的影響更顯著。當(dāng)雜質(zhì)位于閃鋅礦GaN/AIG

3、aN量子阱邊緣時，鋁含量，阱寬和激光場強(qiáng)度的變化對束縛能的影響比較小。
　　其次，計算了閃鋅礦GaN/AIGaN量子阱中類氫雜質(zhì)態(tài)的激光場和外加電場的競爭效應(yīng)的束縛能。結(jié)果表明無論激光場存在與否，由于電場的存在，都可以使施主束縛能不再關(guān)于量子阱中心成對稱性分布。當(dāng)激光場強(qiáng)度比較弱時，電場對施主束縛能的影響就比較強(qiáng)；隨著激光場強(qiáng)度的增強(qiáng)，電場對施主束縛能的影響也越來越顯著。
　　最后，計算了半導(dǎo)體步階阱中類氫雜質(zhì)態(tài)的電場和步階

4、束縛能的競爭效應(yīng)。計算結(jié)果表明在步階阱中，電子和雜質(zhì)念很大程度上依賴于電場強(qiáng)度和步階壘的高度。在步階阱中加上勻強(qiáng)電場將導(dǎo)致施主束縛能的不對稱性分布。當(dāng)所加電場方向與步階壘生長方向相反時，無論雜質(zhì)位于步階阱中任何位置，步階阱深度如何，電場對雜質(zhì)態(tài)施主束縛能都有著非常大的影響。然而，當(dāng)所加電場方向與步階壘生長方向相同時，無論雜質(zhì)位置和步階阱深度是怎樣的，電場對雜質(zhì)態(tài)施主束縛能的影響都比較小。
　　總之，在有效質(zhì)量近似理論下，運(yùn)用變分法

5、分別探究了在考慮不同雜質(zhì)位置，結(jié)構(gòu)參數(shù)(阱寬L和鋁含量)，激光參數(shù)α0的情況下，分別計算了在閃鋅礦GaN/AIGaN量子阱中的施主束縛能；也計算了在施加外電場的情況下閃鋅礦GaN/AlGaN量子阱中的施主束縛能：最后，還通過特殊的閃鋅礦InGaN/GaN步階阱為例，在理論上探討了半導(dǎo)體步階阱中的類氫雜質(zhì)態(tài)的外加電場和步階壘的效應(yīng)。但需要指出的是關(guān)于類氫雜質(zhì)態(tài)施加電場仍然缺少實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本論文所取得的主要成果可能適用于其它基于半導(dǎo)體材料的閃