應(yīng)變GaN-AlGaN量子阱中受屏蔽激子的壓力效應(yīng).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(dǎo)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(yīng)用日益豐富,其低維結(jié)構(gòu)的研究成為理論界的熱點(diǎn)問題之一.尤其值得注意的是,氮化物半導(dǎo)體的不同晶格結(jié)構(gòu)及不同軸向的選取,以及出現(xiàn)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(qiáng)內(nèi)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(diào)制作用,應(yīng)變氮化物量子阱中受屏蔽激子的壓力效應(yīng)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(shù)及相應(yīng)的本征值.之后,在單帶模型和有效質(zhì)量近似下,結(jié)合變分法和自洽計(jì)算方法,討論閃鋅礦及纖鋅礦GaN/AlxGa1-xN量子阱中激子的結(jié)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(jì)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(jié)合能.最后,計(jì)入電子(空穴)與局域體縱光學(xué)聲子和

3、界面光學(xué)聲子相互作用,計(jì)算纖鋅礦應(yīng)變量子阱中受屏蔽激子的結(jié)合能并討論其壓力效應(yīng). 對于電子和空穴的本征方程,則采用自洽計(jì)算泊松方程和薛定諤方程的方法數(shù)值求解.結(jié)果表明,一方面,內(nèi)建電場使電子和空穴分離并分別向兩邊勢壘運(yùn)動：另一方面,電子-空穴氣體將屏蔽內(nèi)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(jì)算結(jié)果表明,即使考慮壓力對應(yīng)變的調(diào)制,其結(jié)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(yīng)和排斥作