纖鋅礦結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(qiáng)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(luò)函數(shù)理論的基礎(chǔ)上，考慮內(nèi)建電場的作用，運(yùn)用變分的方法計(jì)算了纖鋅礦InGaN/GaN量子阱結(jié)構(gòu)中的激子態(tài)，壘寬對纖鋅礦InGaN/GaN量子阱結(jié)構(gòu)中激子態(tài)的影響和纖鋅礦結(jié)構(gòu)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(guān)性質(zhì)隨量子阱結(jié)構(gòu)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(yīng)。對計(jì)算結(jié)果討論后得出如下結(jié)論。
　　在纖鋅礦結(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)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(jié)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(guān)光學(xué)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(guān)光學(xué)性質(zhì)

3、影響更顯著。特別地，由于內(nèi)建電場的作用，當(dāng)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(jié)構(gòu)InGaN/GaN量子阱中的基態(tài)激子的結(jié)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(jié)構(gòu)參數(shù)。當(dāng)壘寬增加時，激子結(jié)合能和積分吸收幾率都是先減小然后當(dāng)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(jié)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(dāng)阱寬大于6 nm時，積分吸收幾率趨近于零。當(dāng)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(jié)合能先增加后減??；而對于寬量子阱，激子結(jié)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(jié)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(yīng)的雜質(zhì)位置在InyGa1