磁场对氮化物抛物量子阱中束缚极化子的影响

采用改进的Lee-Low-Pines中间耦合方法研究了在外磁场作用下纤锌矿氮化物抛物量子阱中极化子能级,给出不同磁场下极化子基态能量、结合能随阱宽L的变化关系以及能量随磁场强度B变化的函数关系。在计算抛物量子阱材料中考虑了纤锌矿GaN和Al0.3Ga0.7N构成的抛物量子阱中材料中准LO和准TO声子模的各向异性以及外磁场对极化子能量的影响。结果表明:纤锌矿氮化物抛物量子阱材料中电子-声子相互作用和外磁场对极化子能级有明显的影响。极化子基态能量、结合能随阱宽的增加而减小,随磁场的增加而增大,电子-声子相互作用使极化子能量降低,并且GaN/Al0.3Ga0.7N抛物量子阱对极化子的束缚程度比GaAs/Al0.3Ga0.7As抛物量子阱强,因此,在GaN/Al0.3Ga0.7N抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子比在GaAs/Al0.3Ga0.7As抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子稳定。     

压力下极化子效应对有限深量子阱中施主结合能的影响

考虑压力及屏蔽效应,同时计入量子阱结构中三类光学声子模(局域类体光学声子、半空间类体光学声子和界面光学声子)的作用,利用改进的LLP中间耦合方法处理电子-声子相互作用,讨论有限深量子阱中极化子效应对杂质态结合能的影响.结果表明,极化子效应使杂质态结合能明显降低,但压力使极化子效应减弱,屏蔽对极化子效应的影响不明显.     

压力下极化子效应对有限深量子阱中施主结合能的影响

考虑压力及屏蔽效应,同时计入量子阱结构中三类光学声子模(局域类体光学声子、半空间类体光学声子和界面光学声子)的作用,利用改进的LLP中间耦合方法处理电子-声子相互作用,讨论有限深量子阱中极化子效应对杂质态结合能的影响.结果表明,极化子效应使杂质态结合能明显降低,但压力使极化子效应减弱,屏蔽对极化子效应的影响不明显.     

抛物量子阱中强耦合极化子的基态能量计算

采用线性组合算符和幺正变换相结合的变分方法,研究了电子与体纵光学声子强耦合情况下抛物量子阱中极化子的基态能量。给出了抛物量子阱中强耦合极化子的基态能量与量子阱受限强度和电子-体纵光学声子耦合强度的关系。通过数值计算,结果表明:强耦合极化子的基态能量随量子阱受限强度的增大而增大,随电子-体纵光学声子耦合强度的增大而减小。随量子阱受限强度的减小,基态能量趋于晶体材料的结果。抛物量子阱增强了极化子的基态能量。     

三角形截面GaN纳米线中的Frohlich电子-声子相互作用哈密顿北大核心CSCD

基于介电连续模型,推导和分析了具有等边三角形截面的纤锌矿GaN纳米线结构中的极化光学声子模。研究发现该纳米线结构中存在的精确受限(EC)声子模频率为GaN材料自由z-方向上的纵光学声子特征频率ωz,L,由于受限情况不同,这明显不同于GaN-基量子阱中的情况。进而采用非分离变量法,求解了该纳米线结构中EC声子模静电势的Laplace方程,得到了EC声子模的精确解析的声子态,并导出了系统中的极化本征矢量及其正交关系,自由声子场及相应的Frohlich电子-声子相互作用哈密顿。最后以GaN为例开展了数值计算,绘制了电子-声子耦合函数空间分析情况,对电子-声子耦合函数的对称性、耦合强度等性质进行了讨论,并获得了有意义的结果。     

纤锌矿准一维GaN/AlxGa1-xN量子阱线中的极化准受限光学声子模

基于介电连续模型与Loudon的单轴晶体模型,推导分析了纤锌矿准一维量子阱线中的准受限(QC)光学声子模及相应的电子-QC光学声子之间的相互作用函数.对一个AlN/GaN/AlN纤锌矿量子阱线进行了数值计算.结果显示,当体系的角量子数m与z方向上的自由波数kz较小时,QC光学声子模的色散相当明显.观察到纤锌矿量子体系中的QC光学声子模的"退化"行为.通过电子-QC光学声子之间的耦合函数的讨论发现,高频区中的低频支QC模在电子-QC光学声子模之间的相互作用中起主要作用.计算结果还证明自由波数kz与角量子数m对电子-QC光学声子模间的耦合特性具有相似的影响.     

Polar Quasi-Confined Optical Phonon Modes in Wurtzite Quasi-One-Dimensional GaN/AlxGa1-xN Quantum Well Wires

基于介电连续模型与Loudon的单轴晶体模型,推导分析了纤锌矿准一维量子阱线中的准受限(QC)光学声子模及相应的电子-QC光学声子之间的相互作用函数.对一个AlN/GaN/AlN纤锌矿量子阱线进行了数值计算.结果显示,当体系的角量子数m与z方向上的自由波数kz较小时,QC光学声子模的色散相当明显.观察到纤锌矿量子体系中的QC光学声子模的“退化”行为.通过电子-QC光学声子之间的耦合函数的讨论发现,高频区中的低频支QC模在电子-QC光学声子模之间的相互作用中起主要作用.计算结果还证明自由波数kz与角量子数m对电子-QC光学声子模间的耦合特性具有相似的影响.     

纤锌矿准一维GaN/AlxGa1-xN量子阱线中的极化准受限光学声子模

基于介电连续模型与Loudon的单轴晶体模型,推导分析了纤锌矿准一维量子阱线中的准受限(QC)光学声子模及相应的电子-QC光学声子之间的相互作用函数.对一个AlN/GaN/AlN纤锌矿量子阱线进行了数值计算.结果显示,当体系的角量子数m与z方向上的自由波数kz较小时,QC光学声子模的色散相当明显.观察到纤锌矿量子体系中的QC光学声子模的"退化"行为.通过电子-QC光学声子之间的耦合函数的讨论发现,高频区中的低频支QC模在电子-QC光学声子模之间的相互作用中起主要作用.计算结果还证明自由波数kz与角量子数m对电子-QC光学声子模间的耦合特性具有相似的影响.     

抛物量子阱中强耦合极化子的声子平均数

采用线性组合算符和幺正变换相结合的变分方法,研究电子与体纵光学声子强耦合情况下抛物量子阱中极化子的声子平均数。给出了抛物量子阱中强耦合极化子的声子平均数与量子阱受限强度和电子-体纵光学声子耦合强度的关系。结果表明：强耦合极化子的声子平均数随量子阱受限强度的增大而增大,随电子-体纵光学声子耦合强度的增大而增大。随着量子阱受限强度的减小,声子平均数趋于晶体材料的值。抛物量子阱受限强度和耦合强度的增大加强电声子之间的相互作用。     

量子阱中强耦合极化子的性质

采用改进的线性组合算符和变分相结合的方法，导出了量子阱中强耦合极化子的振动频率和有效质量；讨论了阱宽和电子-声子耦合强度对强耦合极化子的有效质量的影响以及极化子的速度对振动频率、基态能量、基态结合能和有效质量的影响。通过数值计算结果表明；强耦合极化子的有效质量随阱宽的增加而减少，随电子声子耦合强度的增加而增大；极化子的振动频率、有效质量和基态结合能随极化子速度的增大而增加，极化于的基态能量随速度的增大而减小。     

抛物量子阱中的束缚极化子：分维变分方法

采用分维变分方法讨论了有限深抛物量子阱中束缚极化子的束缚能,得到了束缚能随阱宽的变化关系,并给出了声子对束缚能的贡献随阱宽的变化曲线.数值计算的结果表明,束缚极化子的束缚能随阱宽的增大存在一极大值,电子一声子的相互作用使束缚极化子的束缚能显著降低,声子的贡献不可忽略.     

纤锌矿GaN/AlxGa1-xN量子阱中激子能量

考虑了纤锌矿GaN/Al<,x>Ga<,1-x>N量子阱(QW)材料中空穴带质量和光学声子模的各向异性以及声子频率随波矢变化的效应,采用改进的LLP变分法计算了纤锌矿氮化物QW中激子的基态能量和结合能.给出了激子的基态能量和结合能随着QW宽度和Al组分变化的函数关系,并对闪锌矿和纤锌矿GaN/Al<0.3>Ga<,0....     

抛物量子阱中的束缚极化子:分维变分方法

采用分维变分方法讨论了有限深抛物量子阱中束缚极化子的束缚能,得到了束缚能随阱宽的变化关系,并给出了声子对束缚能的贡献随阱宽的变化曲线.数值计算的结果表明,束缚极化子的束缚能随阱宽的增大存在一极大值,电子一声子的相互作用使束缚极化子的束缚能显著降低,声子的贡献不可忽略.     

Property comparison of polarons in zinc-blende and wurtzite GaN/AlN quantum wells

本文详细比较闪锌矿和纤锌矿GaN/AlN量子阱中Fr?hlich电声子相互作用哈密顿量及极化子性质。采用LLP变分方法计算由界面、局域和半空间声子模导致的基态极化子能移。结果表明,若忽略z方向和x-y平面之间异性的影响,闪锌矿和纤锌矿哈密顿量是一致的。各向异性在窄阱情形对界面声子能移的影响较为明显,而在略宽阱时对局域声子能移影响明显。此外,内建电场对各支光学声子引起的能移的影响较大。     

Property comparison of polarons in zinc-blende and wurtzite GaN/AIN quantum wells

The properties ofpolarons in zinc-blende and wurtzite GaN/AlN quantum wells with Fr(o)hlich interaction Hamiltonians are compared in detail.The energy shifts of polarons at ground state due to the interface (IF),confined (CO) and half-space phonon modes are calculated by a finite-difference computation combined with a modified LLP variational method.It is found that the two Fr(o)hlich interaction Hamiltonians are consistent with each other when the anisotropic effect from the z-direction and the x-y plane is neglected.The influence of the anisotropy on the polaron energy shifts due to the IF phonon modes for a smaller well width or due to the CO phonon modes for a moderate well width is obvious.In addition,the built-in electric field has a remarkable effect on the polaron energy shifts contributed by the various phonon modes.     

Al composition dependency of interface phonon in the wurtzite quantum cascade laser

The interface(IF) phonons of the wurtzite quantum cascade lasers(QCL) are investigated using the transfer-matrix method(TMM).The IF modes are presented in the longitudinal optical-phonon frequency for the Al0.2Ga0.8N/GaN and Al0.15Ga0.85N/GaN QCLs,and two IF modes can be changed into other modes if their wave numbers are less than the special values.Owing to the more dispersive properties of IF phonons with the increasing Al composition,the scattering rates in both QCLs increase with the Al composition.     

Binding energies of shallow impurities in asymmetric strained wurtzite Al_x Ga_(1-x)N/GaN/AIy Ga1-y N quantum wells

The ground state binding energies of hydrogenic impurities in strained wurtzite Al_xGa_1-xN/GaN/Al_yGa_1-yN quantum wells are calculated numerically by a variational method.The dependence of the binding energy on well width,impurity location and Al concentrations of the left and right barriers is discussed,including the effect of the built-in electric field induced by spontaneous and piezoelectric polarizations.The results show that the change in binding energy with well width is more sensitive to the impurity position and barrier heights than the barrier widths,especially in asymmetric well structures where the barrier widths and/or barrier heights differ.The binding energy as a function of the impurity position in symmetric and asymmetric structures behaves like a map of the spatial distribution of the ground state wave function of the electron.It is also found that the influence on the binding energy from the Al concentration of the left barrier is more obvious than that of the right barrier.     

在磁场作用下氮化物抛物量子阱中杂质态能量

采用变分法研究了在外磁场作用下GaN／AlxGa1-xN无限抛物量子阱（PQW）中类氢杂质态能级,给出不同磁场下杂质态基态能、结合能随阱宽的变化关系以及能量随磁场强度变化的函数关系。数值结果表明：外磁场对类氢杂质能量和结合能均有明显的影响,杂质态能量随磁场的增强而显著增大,并且随阱宽的增大而增大;GaN／Al0.3Ga0.7 N PQW对杂质态的束缚程度比GaAs／Al0.3Ga0.7As PQW强。     

Pressure influence on bound polarons in a strained wurtzite GaN/AlxGa1-xN heterojunction under an electric field

The binding energies of bound polarons near the interface of a strained wurtzite GaN/AlxGa1-xN heterojunction are studied by using a modified LLP variational method and a simplified coherent potential approximation under hydrostatic pressure and an external electric field.Considering the biaxial strain due to lattice mismatch or epitaxial growth,the uniaxial strain effects and the influences of the electron-phonon interaction as well as impurity-phonon interaction including the effects of interface-optical phonon modes and half-space phonon modes,the binding energies as functions of pressure,the impurity position,areal electron density and the phonon effect on the Stark energy shift are investigated.The numerical result shows that the contributions from the interface optical phonon mode with higher frequency and the LO-like half space mode to the binding energy and the Stark energy shift are important and obviously increase with increasing hydrostatic pressure,whereas the interface optical phonon mode with lower frequency and the TO-like half space mode are extremely small and are insensitive to the impurity position and hydrostatic pressure.It is also shown that the conductive band bending should not be neglected.