量子阱结构中的等效宽度分析

在有效质量近似下,分析了有限深势阱的电子基态能级,并和有相同能级的无限深势阱模型作比较,用数值方法得到了不同电场下两者之间的阱宽的关系 ,首次得出经验公式,发现结果与前人的实验和理论结果吻合得很好.分析了两种模型下的波函数和结合能,证实了有外加电场时采用零电场下的等效宽度的合理性.     

量子阱结构的等效宽度新公式

在有效质量近似下，分析了GaAs/GaAlAs量子阱结构中有限深势阱（FPB）和理想的无限深势阱（IPB）的粒子的基态能级，得到零电场下等效宽度与阱真实宽度之间的显式表达式，发现结果与前人的数据吻合得很好，进一步的分析表明，该公式在非零电场下仍然适用，并从波函数角度进行了论证。     

一维超晶格的子能带和光跃迁

用有效质量理论讨论了无限势阱和有限势阱中一维量子阱和超晶格的子能带和光跃迁.计算了势阶宽度W_x和W_y不同比值下,无限势阱中空穴的无量纲量子能级以及有限势阱中的两组空穴子带.讨论了准—维情形(W_x《W_y)和一维情形(W_x≈W_y)下量子能级的性质和光跃迁的选择规律.     

GaAs／AlGaAsMQY子带吸收及其Stark效应的理论与实验研究

本文采用Ｋｒｏｎｉｇ－Ｐｅｎｎｅｙ模型及无限深势阱等效法对方势阱结构的子带能级及其Ｓｔａｒｋ效应进行了理论推导和数值计算，并与其它近似法作了比较，实验上，研究了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ方阱结构的子带吸收及其Ｓｔａｒｋ效应分析了实验结构。     

非对称双势垒结构中电子态的特异性

在包络波函数近似下自洽计算了非对称双势垒结构（ＤＢＳ）中的电子态，并正确得到了积累区和中央势阶中准束缚能级Ｅａｃ、Ｅｗｅ随偏压变化的反交叉过程．结果首次揭示了如果适当选取ＤＢＳ的入射垒厚度，随着外加电场不断增加，在过共振区积累层势阱和中央势阱会统一成一个大三角势阱的基态能级Ｅｃｏｍ，Ｅｃｏｍ具有很好的二维性，这表明在过共振区ＤＢＳ在入射端积累区中只存在二维电子．     

耦合量子阱和超晶格中的Stark效应及电场感生的局域化

本文使用单带双谷模型和隧道谐振方法计算了电场作用下耦合量子阱和超晶格中的电子态.计算中考虑了能谷的非抛物线性和Г,Х两个能谷的贡献.算得的耦合量子阱能级同实验结果之间吻合良好,并且得出在某些电场下两个阱中的不同能级之间可能产生耦合.对超晶格的计算同样得到了同实验吻合的电场作用下的局域化及电子的带间跃迁能量.在GaAs/AlAs超晶格中还算得了适当电场下的有趣的Г-Х混和现象.     

界面效应对半导体量子点异质结的电子能级扰动的分析

提出采用壳状结构和渐变有限深势阱模型的方法来分析界面效应对半导体量子点异质结的束缚态电子能级的扰动。模拟计算表明，对于处于强受限的量子点，界面效应明显。随着量子点的表面区域增大和量子点尺寸的减小，能级移动增加，在低能级时近似呈线性变化关系。     

抛物线型势阱二维电子气能级的解析解

从玻尔 -索末菲量子化条件出发 ,以抛物线势阱为模型 ,建立了硅 MOS结构表面反型层中二维电子气能级 E满足的超越方程 ,并从该方程得到了能级 E的解析表达式。该式能够非常简单地确定出抛物线型势阱中的能级 ,而不需要数值求解薛定谔方程     

量子点异质结中类氢杂质电子束缚能级的计算

采用球壳结构和渐变有限深谐振子势阱模型,利用镜像电荷的方法分析了不同介电常数下,界面效应对半导体量子点异质结中类氢杂质电子束缚能级的扰动情况.通过计算考虑到杂质对电子的束缚作用前后的电子的基态能,可以看出对于处在弱受限情况下的量子点,异质结厚度在小于10 nm时,界面效应对类氢杂质电子束缚能级的影响明显.当异质结壳层厚度增大的时候,界面效应的影响将逐渐减弱,受扰动的基态能也逐渐减小,最后不同Airy函数零点值所对应的基态能趋向于某一固定值,此时界面效应可以忽略.     

表面势垒层厚度对量子阱束缚电子态的影响

采用包络函数方法在四带k·p模型基础上计算了晶格匹配的量子阱 InP/Ca_(0.47)In_(0.53)As/InP中束缚电子能级及波函数,讨论了表面势垒层厚度对量子阱中束缚电子能级、波函数以及相应于电子基态能级与重空穴基态能级间的荧光谱峰位置的影响.文中也讨论了在势阱与势垒边界处的不同衔接条件对量子阱中束缚电子能级计算结果的影响.     

流体静压力下应变闪锌矿(111)取向GaN/AlGaN量子阱中受屏蔽激子的结合能

结合变分法与自洽计算方法研究了流体静压力下应变闪锌矿(111)取向GaN/AlχGa1-χN量子阱中受电子-空穴气体屏蔽的激子结合能.计算中,考虑了沿(111)取向生长多层结构时存在压电极化引起的内建电场.计算结果表明,考虑压力对双轴及单轴应变的调制以及禁带宽度、有效质量和介电常数等参数的压力效应时,激子结合能随压力的增大近似线性增加;且当电子-空穴气体密度大时,这一效应更加显著.当给定压力时,随着电子.空穴气面密度的增加,激子结合能先缓慢增加,但当密度达到大约1011cm-2时结合能开始迅速衰减.此外,当减小垒的厚度时,由于内建电场减弱,激子结合能显著增加.     

流体静压力下应变闪锌矿(111)取向GaN/AlGaN量子阱中受屏蔽激子的结合能

结合变分法与自洽计算方法研究了流体静压力下应变闪锌矿(111)取向GaN/AlχGa1-χN量子阱中受电子-空穴气体屏蔽的激子结合能.计算中,考虑了沿(111)取向生长多层结构时存在压电极化引起的内建电场.计算结果表明,考虑压力对双轴及单轴应变的调制以及禁带宽度、有效质量和介电常数等参数的压力效应时,激子结合能随压力的增大近似线性增加;且当电子-空穴气体密度大时,这一效应更加显著.当给定压力时,随着电子.空穴气面密度的增加,激子结合能先缓慢增加,但当密度达到大约1011cm-2时结合能开始迅速衰减.此外,当减小垒的厚度时,由于内建电场减弱,激子结合能显著增加.     

Cd1-xMnxTe/CdTe抛物量子阱内激子结合能的研究

在有效质量近似下采用变分法计算了Cd1-xMnxTe/CdTe抛物量子阱内不同Mn组分下激子的结合能,给出了结合能在不同Mn组分下随阱宽、垒宽、外加电场的变化情况。 结果表明:激子结合能是阱宽的一个非单调函数，随阱宽的变化呈现先增加后减小的趋势，而且随着Mn组分增大, 激子结合能达到最大值的阱宽相应变小, 这与材料的带隙改变有关;激子结合能随垒宽逐渐增大然后趋于稳定值，这与波函数向垒中的渗透有关；在一定范围内电场对激子结合能的影响很小,而且Mn组分越大对激子结合能影响越小，但电场强度较大时会破坏激子效应。计算结果可以对基于半导体抛物形量子阱发光器件设计制作提供一些理论依据。     

外加电场对GaN/AlxGa1-xN双量子阱中性施主束缚能的影响

在有效质量包络函数理论下,利用变分法计算了未加电场以及加入电场后 双量子阱中施主杂质各种情况下的束缚能,讨论了双量子阱中间势垒高度、施主杂质位置对杂质束缚能的影响。给出了加入电场后施主位置不同时的束缚能和波函数,以及量子阱宽度不同时的束缚能,并且计算了未加电场和加入电场后中间势垒高度变化以及宽度不同时的束缚能。当双量子阱中间垒宽一定时,束缚能随着阱宽的变化会出现一个峰值。在阱宽一定时,随着中间垒宽度的增加,束缚能逐渐减小,并在垒宽增加到一定宽度时双量子阱情况与单量子阱情况相似,束缚能不再明显变化。计算结果对设计和研究 量子阱发光和探测器件有一定的参考价值。     

GaAlN/GaN量子阱中电子的激发态极化及其压力效应

考虑了纤锌矿结构材料的各向异性造成的内建电场的作用以及各向异性造成的应变张量和静压形变势与各向同性材料的差别.在此基础上计算了GaN/GaAIN量子阱内电子的激发态极化.研究了压力(应变)对电子激发态极化的影响.结果表明,电子势垒高度、电子有效质量和电子激发态极化均随压力线性下降,但由于内建电场的作用造成电子波函数高度局域化,上述变化的幅度不大.     

GaN/GaAlN宽量子阱的二类激子特征

考虑了内建电场的影响,用变分法计算了GaN/GaAlN量子阱(QW)的电子子带和激子结合能.结果表明,对于阱宽较大情形,电子和空穴高度局域在QW边沿附近.内建电场造成的电子空穴空间的较大分离使QW激子表现出二类阱特征.重空穴基态结合能对Al浓度变化不敏感.     

Effect of transverse constant electric field on the electron interference effects related to the under-barrier penetration of quantum-mechanical current density in 2D semiconductor nanostructures

The effect of transverse constant electric field F on the under-barrier penetration of the local quantum-mechanical current density in a 2D semiconductor structure is theoretically studied. The structure represents two quantum wells with identical widths that are sequentially located along the propagation direction of electron wave: the first well has the rectangular cross section, and the second well exhibits a semi-infinite rectangular potential barrier with height V ₀ that is modified by the transverse electric field. When an electron wave whose energy is less than resulting height of the potential barrier V _eff is incident from the first well on the barrier under certain conditions, the coordinate-dependent exponentially decaying penetration of the local quantum-mechanical current density may take place under the barrier due to the interference of electron waves in the nanostructure. It is demonstrated that the penetration parameters depend on field strength F.     

Field and spatial geometry dependencies of the electron and holeionization rates in GaAs/AlGaAs multiquantum well APD's

Numerical calculations are presented of the electron and hole ionization rates in GaAs/AlGaAs multiquantum-well APDs (avalanche photodiodes) as a function of the applied electric field and the spatial geometries, i.e., the barrier- and well-layer widths, respectively. The model is calibrated to existing experimental data on bulk GaAs materials and then extrapolated to the multiquantum well structure. It is found that at high electric field strengths the net ionization rate approaches the weighted average of the constituent bulk rates; the potential discontinuity is relatively insignificant. The potential discontinuity most greatly affects the electron ionization rate at low applied electric field strengths within a spatially symmetric structure. It is further determined that the electron-to-hole ionization rate ratio is greatest at low applied electric fields with a spatially symmetric structure with equal well and barrier widths     

电场中束缚极化子

采用线性组合算符及幺正变换方法研究了电场对量子阱弱耦合束缚极化子的性质的影响.推导出量子阱中束缚极化子的基态能量和库仑束缚势、电场和阱宽的变化关系.数值计算结果表明,基态能量因电场和库仑束缚势的不同而不同,随电场和库仑束缚势的增大而增大,随阱宽的增大而迅速减小.