电场下多量子阱能级和光跃迁的计算

本文利用迫近递推法(ATM),用准静态近似,以较高的精度模拟实际的带边形状,自治地计算了中等强度电场下,第Ⅰ类 GaAs/Ga_(0.7)Al_(0.3)As半导体多量子阱的载流子能级和波函数,并由此计算了多阱系光跃迁的吸收系数.结果表明,正如Bleuse等用紧束缚模型所预言的,电场导致了能级的等间距分布,载流子波函数的局域化以及对应于不同能级的波函数之间的平移关系.本文的方法可用于计算有复杂形状带边的半导体异质结构的载流子性质.     

硅中的深杂质能级

从原子的局域赝势出发,利用线性响应理论求得了替代杂质在硅中产生的屏蔽微扰势.用赝原子轨道的集团方法计算了各种杂质原子在硅中产生的深能级.得出,短程势和长程势对深能级的形成都起重要作用.深施主态也有谷轨道分裂的现象,但分裂的能量较大,波函数是反键态性质.深受主态能级位置较深,波函数是悬键态性质.等电子杂质不易产生深能级.计算得到的深能级位置与实验作了比较.     

分区变分法及其在能带计算中的应用

本文提出了一种对复杂势场进行分区变分的计算方法.它通过微分方程的数值解来计算球对称区内的波函数,而在其余区域中用适当的基矢来展开波函数,然后通过变分迭代计算得到总的电子波函数和能量.方法适用于多原子体系。本文主要介绍了在能带计算中的应用.在硅能带的具体计算中,得到了同现有实验及理论计算结果基本上相吻合的结果.最后在同其他能带计算方法的比较中指出,这是一种简便而有效的计算晶体能带的方法。它虽是一种从头算的方法,但计算工作量却很小,而且方法适应性强,便于进行自治计算。     

Ⅲ-Ⅴ族化合物中DX中心的新理论

本文提出了一种新的多能谷有效质量杂质电子态理论.它用导带中的Γ、X和L三个能谷的有效质量包络函数来描述杂质电子波函数,从而得出了杂质态的能谷属性.用此理论计算了GaAs_(1-x)P_x中Si施主的束缚能级和谐振能级.得到了Γ、L和Γ-L混和态三种能级,这些能级随组分比变化的关系同DX 中心的实验结果相吻合.在此基础上对DX 中心的一些实验现象给出了新的解释.     

高掺杂半导体中补偿程度和注入水平对带尾结构的影响

本文分析了影响高掺杂半导体中杂质势能涨落大小的因素.建立了较简便的自治计算近似方法.计算了不同补偿度下的势能涨落均方差及Halperin-Lax带尾,得到随补偿程度增加势能涨落和带尾迅速变大的结论.研究了注入水平和较深受主能级对势能涨落的影响,得到注入将使带尾变小而较深受主能级将会加大带尾的结论.     

硅中过渡金属深杂质态的量子化学研究

用缺陷原子簇模拟大块晶体,进而应用分子量子化学理论予以处理,是研究固体中深杂质态的一种有效的近似方法。本文采用17个原子组成的原子簇,以EHMO方法,对Cr、Mn、Fe、Co、Ni五个中性过渡金属原子在半导体硅中所引起的深杂质态,进行了量子化学计算。所得杂质能级在带隙中的位置与实验结果基本一致。     

半导体超晶格的带间集体激发

本文用自治的线性响应理论,在类似于紧束缚近似的条件下计算了非扁平子带间的集体激发谱.结果是不仅文献[3]导出的无重叠模式有显著的修正,而且出现了两支纯由层间波函数的重叠效应引起的新模式. 本文的方法可直接用于带内激发和存在垂直磁场时磁等离子激发的研究,并为建立半导体超晶格内非扁平子带间的光吸收理论以及鞍点激子理论奠定了基础.     

代位杂质局域振动的键轨道方法

本文在通常价力场模型之下根据弹性常数C_(11)和成键能量E_b之间的一个经验关系得到由键轨道参数计算径向力常数的简单方法,并由采用原子波函数的局域计算得到描写杂质-主晶格原子之间键轨道的参数,从而得到代位杂质-主晶格原子间的力常数和局域振动的频率.本方法适用于必须考虑力常数变化的情况.对GaAs中硼和碳的不同代位及荷电状态的局域振动进行了计算和讨论,得到的频率随杂质种类和荷电状态变化的趋势与实验结果是一致的.此外,结果表明晶格弛豫对力常数的变化有重要的影响.     

GaAs/Ga1-xAlxAs量子阱线中类氢杂质的束缚能和光致电离截面

通过在波函数中考虑量子线的限制方向和非限制方向的相关性,计算了GaAs/Ga1-xAlxAs量子阱线中类氢杂质的束缚能和光致电离截面.结果表明光致电离截面的大小受量子线尺寸的影响,并且对于相同尺寸的量子线,有限深势阱中杂质态的光致电离截面要比无限深势阱中的大.与他人的结果比较发现,所选波函数改进了体系的束缚能,并使光致电离截面减小,这使得结果更为合理.     

GaAs/Ga_(1-x)Al_xAs量子阱线中类氢杂质的束缚能和光致电离截面

通过在波函数中考虑量子线的限制方向和非限制方向的相关性,计算了Ga As/ Ga1 - x Alx As量子阱线中类氢杂质的束缚能和光致电离截面.结果表明光致电离截面的大小受量子线尺寸的影响,并且对于相同尺寸的量子线,有限深势阱中杂质态的光致电离截面要比无限深势阱中的大.与他人的结果比较发现,所选波函数改进了体系的束缚能,并使光致电离截面减小,这使得结果更为合理     

半导体中杂质的自电离态的理论

本文的第一部份,发展了一个描述半导体中杂质自电离态的形式理论,它是类似于原子自电离态的组态相互作用模型.从这个理论得到了杂质自电离态的能级位置、能级宽度和波函数的表达式,并说明了在连续吸收谱上,杂质自电离态表现为一个非对称的Fano型的峰. 本文的第二部份发展了一种计算半导体中杂质自电离态的具体方法,称做复坐标方法.作为一个例子,计算了硅中具有Γ_7对称性的受主自电离态的能级和宽度.     

计算半导体中杂质能级的分区变分方法

本文从分区变分的概念出发提出了一种计算半导体中杂质能级的新方法.它计入了杂质原于的短程势、长程势和主晶格周期势的贡献,是一种第一原理性的计算方法,便于进行自治计算和考虑缺陷集团的电子态.使用这种方法计算了硅中的浅杂质 P、As、Sb和深杂质S~+、Se~+、Te~+、S、Se、Te的能级.算得的杂质能级变化趋势基本上和实验结果相符.最后讨论了浅杂质和深杂质能级的形成机理和分区变分理论的意义.     

掺杂β-FeSi2的电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,对掺入Mn,Cr,Co,Ni的β-FeSi2的几何结构、能带结构和光学性质进行了研究.计算结果表明:(1)杂质的掺入改变了晶胞体积及原子位置,掺杂足调制材料电子结构的有效方式;(2)系统总能量的计算表明Mn掺杂时倾向于置换Fel位的Fe原子,而Cr,Co,Ni倾向于取代Fell位的Fe原子;能带结构的计算表明掺Mn,Cr使得β-FeSi2的费米面向价带移动,形成了P型半导体;而掺Co,Ni则使得β-FeSi2的费米面向导带移动,形成了n型半导体;(3)杂质原子的掺入在费米面附近提供了大量的载流子,改变了电子在带间的跃迁,对β-FeSi2的光学性质造成影响.     

掺杂β-FeSi2的电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,对掺入Mn,Cr,Co,Ni的β-FeSi2的几何结构、能带结构和光学性质进行了研究.计算结果表明:(1)杂质的掺入改变了晶胞体积及原子位置,掺杂足调制材料电子结构的有效方式;(2)系统总能量的计算表明Mn掺杂时倾向于置换Fel位的Fe原子,而Cr,Co,Ni倾向于取代Fell位的Fe原子;能带结构的计算表明掺Mn,Cr使得β-FeSi2的费米面向价带移动,形成了P型半导体;而掺Co,Ni则使得β-FeSi2的费米面向导带移动,形成了n型半导体;(3)杂质原子的掺入在费米面附近提供了大量的载流子,改变了电子在带间的跃迁,对β-FeSi2的光学性质造成影响.     

δ掺杂样品中空穴态的新行为

用有效质量理论研究了δ掺杂势中电子和空穴的行为。发现能量接近于δ势垒峰的空穴穿越势垒时能产生一系列谐振态。这些状态中的空穴波函数汇聚在势垒峰周围而同量子限制在势阱中的电子波函数交叠,产生光跃迁。用MBE生长的δ掺杂样品进行光调制光谱测量,发现明显的带间跃迁峰。测得的光谱峰同理论计算的能级相吻合,证实了δ势垒中空穴的新行为。     

ZnS和ZnSe中锰的激发态吸收

采用激发态吸收法(ESA)可以研究半导体中的深杂质的能级,这种深杂质是因固有的带隙吸收而存在于半导体中的。通常用激光束把杂质的粒子激发到激发能级上,然后用第二种弱光源来探测它的吸收。这样便可以检测到 E_(gap)相似文献   

高分辨电子显微象波函数复原的MIMAP方法

本文讨论了波函数复原的MIMAP(multiple input maximum a-posteriori)方法,指出了E.J.Kirkland给出的MIMAP条件所存在的问题,并导出了修正的MIMAP条件。本文还给出了几个波函数复原的计算实例。     

P型闪锌矿半导体带内光吸收的计算

采用Kane模型的重空穴带波函数,导出重空穴带带内跃迁的光吸收理论公式,其结果近似为采用球对称波函数计算结果的一半。     

键轨道参数的直接计算

本文用单个STO拟合的价波函数计算了原子间相互作用的矩阵元,从而得到表征键轨道的各主要参数。结果显示在一个不大的范围内合理调节STO的轨道指数几乎可以精确重复半经验的数值,这表明以原子轨道为基组成键波函数是一个不坏的近似.     

硅、锗单晶中Ⅳ族代位式杂质产生的局域模与红外吸收

本文探讨了Ⅳ族代位式杂质在硅、锗单晶中的晶格动力学问题.引用“局域有效电荷模型”得到三个主要模型参量,结合W.Weber的“绝热键电荷模型”所得到的硅、锗单晶的声子态密度数据,分别计算了Ⅳ族代位杂质在硅、锗单晶中所产生的局域模及带内模频率和红外吸收系数.理论计算结果与已有实验结果符合较好,同时予示了一些目前实验尚未测得的结果,进一步证明所提出模型的合理性.