激光對閃鋅礦氮化物量子阱中激子態(tài)和光學(xué)性質(zhì)的影響.pdf

1、近年來，Ⅲ族氮化物及其合金由于獨(dú)特的物理性質(zhì)和在光電子器件中的顯著應(yīng)用而引起人們的廣泛關(guān)注。其中一個(gè)十分重要的課題就是GaN基氮化物及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的激子態(tài)和光學(xué)性質(zhì)的研究。本文在有效質(zhì)量近似理論的框架下，采用變分法研究了激光場、靜水壓力及外加電場對閃鋅礦GaN/AlGaN量子阱中的激子態(tài)和光學(xué)性質(zhì)的影響。
　　 本文首先計(jì)算了激光場對閃鋅礦GaN/AlGaN單量子阱中的激子態(tài)和光學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明在閃鋅礦GaN/AlGaN量

2、子阱中，基態(tài)激子結(jié)合能，帶間光躍遷能量，陣子強(qiáng)度和基態(tài)光吸收系數(shù)都高度依賴于量子阱的寬度和激光場的強(qiáng)度。在量子阱中，對于任意大小的阱寬，外加激光場可以降低激子結(jié)合能和振子強(qiáng)度的大小，然而，卻增加光躍遷能量值。此外，隨著激光場的增加，光吸收峰的能量位置有明顯的藍(lán)移現(xiàn)象。特別是對于阱寬較小的情況，基態(tài)激子束縛能和光學(xué)性質(zhì)明顯受到激光場的影響。
　　 其次，本文計(jì)算了在GaAs/AlGaAs量子阱中，激光場和靜水壓力對光學(xué)性質(zhì)影響的競

3、爭效應(yīng)。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，在GaAs/AlGaAs量子阱中，對于任意強(qiáng)度的激光場，靜水壓力都導(dǎo)致基態(tài)激子結(jié)合能和帶間光躍遷能有明顯的增加。此外，在任何靜水壓力的情況下，外加激光場可以減小基態(tài)激子結(jié)臺(tái)能卻增加帶間光躍遷能。特別是，對于大的量子阱寬度和激光場強(qiáng)度，靜水壓力對基態(tài)激子結(jié)合能和帶間光躍遷能均有明顯的影響。然而對于阱寬較小和靜水壓力作用較大時(shí)，激光場對基態(tài)激子束縛能和光學(xué)性質(zhì)的作用效果明顯。
　　 最后，計(jì)算了在閃鋅礦Ga

4、N/AlGaN量子阱中，激光場和電場對激子態(tài)和光學(xué)性質(zhì)的影響。我們的計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)不考慮外加電場或者外加電場值很小的時(shí)候，激光場對激子束縛能和陣子強(qiáng)度有減小的作用:而當(dāng)外加電場值較大時(shí)，激子束縛能和陣子強(qiáng)度在激光場變化的范圍內(nèi)有一個(gè)最大值。另外，激光場增加帶間光躍遷能，而電場卻減小其值。此外，在GaN/AlGaN量子阱中，當(dāng)外加激光場的值增加時(shí)，線性光吸收系數(shù)虛部的峰值所對應(yīng)的光子能量位置移向更高的能量位置:而外加電場的作用卻使其峰值