新构思硅红外探测器

在Ｓｉ衬底上用ＭＢＥ方法进行ｎ型与ｐ型δ掺杂，将Ｓｉ的能带调制成锯齿型结构，产生Ｓｉ的带间跃迁．控制掺杂浓度与周期，来控制电子（空穴）跃迁的有效能隙，可望制成８－１２μｍ波长的Ｓｉ超晶格带间跃迁型红外探测器．     

N、Yb共掺杂二氧化钛的第一性原理计算

本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了N、Yb共掺杂TiO2的晶体结构、电子结构和光学性质,计算结果表明：掺杂后TiO2的晶格常数、原子间的键长和原子电荷都发生了变化,导致掺杂后的八面体偶极矩增加,从而有利于光生电子-空穴对的分离,提高了TiO2的光催化性能。电子在O的Pπ轨道和Yb的4f之间的跃迁使N、Yb共掺杂后的TiO2在可见光区有较好的光吸收特性。     

非对称量子阱与系统的本征值和本征函数

利用薄膜生长技术,通过控制材料的厚度来调整阱宽,控制组分来调整阱深,得到了不同光电特性的超晶格半导体材料。为克服"方形"势阱过于简单和理想的缺点,引入非对称相互作用势来描述组分超晶格量子阱。在量子力学框架内,把电子的Schrodinger方程转化为超几何方程,用系统参数和超几何函数严格地求解了电子的本征值和本征函数,并以Ga1-xAlxAs-GaAs-Ga1-xAlxAs量子阱为例计算了电子的带内跃迁。结果表明,阱内的能级数目和跃迁能量与系统参数有关,适当调节参数可得到不同光电性能的超晶格量子阱。     

S掺杂纤锌矿ZnO的光催化性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了硫(S)掺杂纤锌矿氧化锌(ZnO)的能带结构、态密度和光学性质。结果表明:掺杂后晶格畸变,晶格常数随着掺杂量的增加而增大;S原子掺杂减小了能带间隙,提高了电子跃迁的概率;进一步的光学性质计算发现,S掺杂后吸收谱出现红移,且吸收谱峰值随掺杂量的增加而增大,提高了可见光和紫外光区域的光吸收。     

(GaN)n/(AlN)n应变层超晶格的电子结构

以Free-Standing条件生长的超晶格原胞为计算模型,运用LCAO-Recursion方法研究了(GaN)n/(AlN)n(001)应变层超晶格的电子结构.由计算结果分析了GaN/AlN应变层超晶格中Ga,Al和N之间的成键情况及其带隙Eg随超晶格层数n的变化趋势;当超晶格中存在空位时,带隙中将形成缺陷能级.最后分析了在超晶格中引入Mg掺杂后对超晶格电子结构的影响.     

(GaN)n/(AlN)n应变层超晶格的电子结构

以Free-Standing条件生长的超晶格原胞为计算模型，运用LCAO-Recursion方法研究了(GaN)n/(AlN)n (001)应变层超晶格的电子结构. 由计算结果分析了GaN/AlN应变层超晶格中Ga, Al和N之间的成键情况及其带隙Eg随超晶格层数n的变化趋势；当超晶格中存在空位时，带隙中将形成缺陷能级. 最后分析了在超晶格中引入Mg掺杂后对超晶格电子结构的影响.     

分子束外延生长Al_xGa_(1-x)As/GaAs超晶格及结构、光学特性研究

报道了分子束外延生长80个周期的Al_xGa_(1-x)As/GaAs超晶格,X射线衍射和透射电镜的结果表明超晶格样品有良好的结构特性,光反射光谱观察到阱内的电子跃迁过程,其结果与理论计算相符。     

纳米级掺杂超晶格的生长及其性质研究

评述了制备纳米级掺杂超晶格材料的ＭＢＥ技术，给出了材料性能和器件研制结果。从微结构设计出发，研究了平面掺杂ＧａＡｓ／Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ超晶格结构二维电子气有关性质，实验研究取得了重要的进展。     

GaAs/AlGaAs量子阱中飞秒超快光谱研究

使用飞秒白光泵浦探测技术研究了GaAs／AlGaAs量子阱材料中超快动力学行为。采用了非共振泵浦,激发了不满足△n=2p选择定则的光跃迁,观察到差分透射谱中的3个吸收跃迁饱和漂白峰。一方面,E1导带上的电子和HH2上的空穴通过各种散射和复合而快速减少,E1-HH2和E2-HH2峰迅速衰减;另一方面,由于处在带边的复杂性致使E1-HH1峰在25ps内几乎没有衰减。与掺杂多量阱材料的驰豫动力学比较可知,超晶格中由于阱间波函数的耦合使载流子的散射加快;而掺杂多量子阱中由于捕获中心的存在使载流子的复合加快。     

ZnSe-ZnTe应变层超晶格用于光电器件的新材料

采用分子束外延方法生长了ZnSe-ZnTe应变层超晶格。采用光致发光方法对ZnSe-ZnTe应变层超晶格的光学特性进行了评价,发光颜色为由蓝绿至红的可见光范围内.为了获得宽带Ⅱ-Ⅵ族半导体的p型和n型电导,采用调制掺杂技术制备了ZnSe-ZnTe超晶格,如果在ZnTe层中有选择地掺杂Sb,则所有样品呈现p型电导,且空穴浓度为(0.5-1.0)×10~(14)cm~(-3)。另一方面,Ga掺杂的应变层超晶格的电子浓度为(2-7)×10~(13)cm(-3)。其     

正切平方势与量子阱的带内跃迁和带间跃迁

引入了新的正切平方势来描述量子阱中的电子和空穴运动行为.在量子力学框架内,把粒子的Schr(o)dinger方程化为了超几何方程,并用系统参数和超几何函数严格地求解了粒子的本征值和本征函数,并以Ga1-xAlxAs/GaAs/Ga1-xAlxAs量子阱为例计算了电子和空穴的带内跃迁和带间跃迁.结果表明,电子和空穴在量子阱中的能量是量子化的,而阱内的能级数目和跃迁能量与系统参数有关.于是,可望通过对势阱参数的控制来得到不同光电特性的量子阱材料.     

AlInGaN量子阱垒层材料的优化

采用k·p方法理论,考虑了极化电场和自由载流子重新分布等因素,通过薛定谔方程和泊松方程自洽求解得到InGaN/AlInGaN,InGaN/GaN,InGaN/InGaN,InGaN/AlGaN量子阱导带和价带的能带结构,并由此计算了不同量子阱结构的自发发射谱.分析对比发现AlInGaN材料特有的自发极化和压电极化效应在阱垒界面处形成的极化电荷对量子阱发光特性有重要的影响.以AlInGaN为垒,优化其中各元素的组分可以减小极化电场的影响,提高量子阱自发发射谱强度.同时,综合考虑了极化电荷和势垒高度的影响,提出了具体的优化方法,并给予了物理解释.     

MOCVD生长带有MQB的量子阱激光器材料

用ＭＯＣＶＤ生长发射波长为８０８ｎｍ的ＡＬＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子阱激光器材料。通过在激光器材料的波导中加入多量子势垒（ＭＱＢ）层，有效地限制电子在阱内的复合以及高能电子溢出阱外，从而降低了激光器的阈值电流，提高了它的特征温度。增加了ＭＱＢ后，器件的阈值电流密度Ｉ＿（ｔｈ）从原来的４００～６００Ａ／ｃｍ￣２下降到３００～４００Ａ／ｃｍ￣２，特征温度从１６０Ｋ提高到２１０Ｋ。     

Quantum size dependent optical nutation in a core-shell CdSe/ZnS quantum dot

The energy eigenvalues and eigenfunctions have been obtained for a core-shell CdSe/ZnS quantum dot structure under effective-mass approximation. The electric transition dipole moment is calculated for the 1s-2s electronic transition. The optical nutation signal of the transition of electrons has been calculated numerically based on optical Bloch equations. Particularly, we have investigated the quantum size, the core's radius and the shell's thickness, dependent optical nutation. It is shown from calculation results that the optical nutation signal is sensitive to the size and structure change. And the reasons for the variation of the Rabi frequency have been discussed based on the theory of the quantum size confined effect (QSCE).     

Electron ground state in the semiconductor inversion layer and low frequency MIS capacitance

By varying the total energy and electrostatic energy functionals which represent an approximate self-consistent solution of Schrödinger's and Poisson's equation, the ground state of electrons is determined in a semiconductor inversion layer. It was assumed that all the electrons in the semiconductor inversion layer are in the ground state.The low frequency capacitance metal-insulator-semiconductor (MIS) capacitors is calculated by the proposed theory and the results are compared with classically calculated capacitance. Numerical results are given for a silicon (111) p-type bulk at 77°K.     

n-Type Ge–SiGe Quantum Cascade Structure Utilizing Quantum Wells for Electrons in the L and Γ Valleys

In this letter, we propose an n-type vertical transition bound-to-continuum Ge-SiGe quantum cascade structure utilizing electronic quantum wells in the L and Gamma valleys of the Ge layers. The optical transition levels are located in the quantum wells in the L valley. Under a bias of 80 kV/cm, the carriers in the lower level are extracted by miniband transport and L -Y tunneling into the subband in the Gamma well of the next period. And then the electrons are injected into the upper level by ultrafast intervalley scattering, which not only effectively increases the tunneling rate and suppresses the thermal backfilling of electrons, but also enhances the injection efficiency of the upper level. The performance of the laser is discussed.     

表面势垒形状对NEA光阴极电子能量分布的影响

通过计算电子到达阴极面时的能量分布和求解电子隧穿表面势垒的薛定谔方程得到了透射式NEA GaAs光阴极发射电子能量分布的计算公式.利用该公式仿真研究了阴极表面势垒形状对电子能量分布的影响,发现I势垒变化对阴极的量子效率影响显著,其中尤以I势垒宽度影响更大,而Ⅱ势垒则影响阴极的能量展宽,其中真空能级的升高可使阴极电子能量分布更集中,但却牺牲了一定的阴极量子效率.拟合分析了实验测试的透射式阴极电子能量分布曲线,实验与理论曲线吻合得很好,并得到了阴极的表面势垒参数.     

Laser-induced plasma formation in water at nanosecond tofemtosecond time scales: calculation of thresholds, absorptioncoefficients, and energy density

The generation of plasmas in water by high-power laser pulses was investigated for pulse durations between 100 ns and 100 fs on the basis of a rate equation for the free electron density. The rate equation was numerically solved to calculate the evolution of the electron density during the laser pulse and to determine the absorption coefficient and energy density of the plasma. For nanosecond laser pulses, the generation of free electrons in distilled water is initiated by multiphoton ionization but then dominated by cascade ionization. For shorter laser pulses, multiphoton ionization gains ever more importance, and collision and recombination losses during breakdown diminish. The corresponding changes in the evolution of the free carrier density explain the reduction of the energy threshold for breakdown and of the plasma energy density observed with decreasing laser pulse duration. By solving the rate equation, we could also explain the complex pulse duration dependence of plasma transmission found in previous experiments. Good quantitative agreement was found between calculated and measured values for the breakdown threshold, plasma absorption coefficient, and plasma energy density     

SiO_2基质中包埋纳米晶Si光电性质的模拟计算

采用第一性原理方法,研究了SiO2基质中包埋纳米晶Si的电子结构及光学性质。结果表明:位于约1.7eV的吸收峰是–0.59eV能级上的电子向由价键畸变产生的1.2eV能级跃迁的结果。纳米Si粒中含不饱和键的Si原子的p轨道对可见光区光的吸收有主要的贡献。同时由于这些缺陷引入的能级使价带、导带在Fermi面发生交叠而表现出导电性。     

半导体量子点的电容

当电子数目很少量,用简谐势来描述量子点中电子所受的约束是一种很准确的近似。文章利用量子力学中的少体理论方法研究了二电子系统和三电子系统的行为。少体理论可以把质心运动和相对运动分离,从而得到精确的数值解。利用单个电子在量子点中的基态波函数的束缚行为,选择了量子点的束缚能。通过对ＣｄＳ、ＰｂＳ等半导体纳米粒子的充电电容的计算找到了其在室温下形成单电子器件的最大粒径。