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InxGal-xN/GaN量子阱中的界面声子-电子相互作用

在介电连续模型下,运用传递矩阵的方法研究了任意层纤锌矿量子阱中界面光学声子的电声相互作用,得出了任意层纤锌矿量子阱中界面光学声子与电子相互作用的哈密顿.结果表明,在对称单量子阱GaN/InxGal-xN/GaN中,界面声子-电子相互作用的耦合强度随组分x的变化差别很大;在对称单量子阱GaN/In0.8Ga0.2N/GaN中,不同的界面声子随着波数的变化对电声相互作用的贡献不同.     

纤锌矿InxGa1-xN／GaN量子阱中的界面声子-电子相互作用

在介电连续模型下,运用传递矩阵的方法研究了任意层纤锌矿量子阱中界面光学声子的电声相互作用,得出了任意层纤锌矿量子阱中界面光学声子与电子相互作用的哈密顿。结果表明,在对称单量子阱GaN／InxGa1-xN／GaN中,界面声子-电子相互作用的耦合强度随组分x的变化差别很大;在对称单量子阱GaN／In0.8Ga0.2N／GaN中,不同的界面声子随着波数的变化对电声相互作用的贡献不同。     

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。     

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。     

纤锌矿GaN/AlxGa1-xN量子阱中自由极化子能级

采用Lee-Low-Pines (LLP)变分法研究了纤锌矿GaN/Al0.3Ga0.7N量子阱中自由极化子能量和电子-声子相互作用对自由极化子能量的影响.理论计算中考虑了量子阱中定域声子模(Confined phonon modes)和半空间声子模(Half-space phonon modes)的影响以及电子有效质...     

多层耦合约化维度量子体系中的界面光学声子模及其与电子的相互作用

采用传递矩阵方法,在介电连续近似下,推导并给出了n层耦合约化维度量子体系(包括耦合量子阱CQW,耦合量子阱线CQWW和耦合量子点CQD)中的界面光学声子模与相应的电子-声子相互作用哈密顿的统一表达式.对由三层AlGaAs/GaAs构成的CQW,CQWW与CQD进行了数值计算,并对界面光学声子频率对体系的波矢与量子数的信赖关系进行了分析,特别是对波矢与量子数趋于0与无穷大两个极端情况从数学与物理上进行了合理的解释与说明.     

纤锌矿GaN/ZnO量子阱中的界面声子

根据介电连续模型和单轴晶体模型,运用传递矩阵的方法研究了纤锌矿量子阱中的界面声子,并且计算和讨论了纤锌矿GaN/ZnO单量子阱和耦合量子阱中的界面声子的色散关系.计算结果表明纤锌矿晶体的各向异性对界面声子模有大的影响:界面声子模出现在两个能量区域中,分别是:[停琓Zno,鵽,TGaN]和[停琇Zno,鵽,TGaN];界面声子随波数q⊥的减小色散越发明显、随波数q⊥增大分别趋近于54.32 meV和86.56 meV两个定值;当波数q⊥值非常小时,出现界面声子的色散消失现象,消失部分将穿越界面声子的能量区域转化为准受限声子或半空间声子.     

GaN/AlN量子阱中的准受限声子

采用基于宏观介电连续模型的传递矩阵方法研究了任意层纤锌矿量子阱中的准受限声子，得出了任意层纤锌矿量子阱中的准受限声子的本征模解、色散关系；对GaN／A1N单量子阱和耦合量子阱中的准受限声子的色散关系进行了数值计算和讨论。实验发现在阱内的受限行为导致了波矢qe,j的量子化，并且准受限声子的色散随量子阶数m的减小而增强，由色散曲线组成的带随m的增加而变窄。     

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.     

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。     

Tight-binding study of the optical properties of GaN/AlN polar and nonpolar quantum wells

The electronic structure of wurtzite semiconductor superlattices (SLs) and quantum wells (QWs) is calculated by using the empirical tight-binding method. The basis used consists of four orbitals per atom (sp³ model), and the calculations include the spin-orbit coupling as well as the strain and electric polarization effects. We focus our study on GaN/AlN QWs wells grown both in polar (C) and nonpolar (A) directions. The band structure, wave functions and optical absorption spectrum are obtained and compared for both cases.     

纤锌矿InxGa1-xN/GaN量子阱中的界面声子模

采用赝原胞模型计算讨论纤锌矿InxGa1-xN混晶性质;基于宏观介电连续模型的传递矩阵方法研究任意层纤锌矿量子阱中的界面声子,得出任意层纤锌矿量子阱中的界面声子的本征模解和单量子阱的色散关系,并对InxGa1-xN/GaN单量子阱界面声子的色散关系进行了数值计算和讨论。结果表明,纤锌矿InxGa1-xN混晶中的E1声子和A1声子都表现为单模行为;在对称非应变单量子阱GaN/InxGa1-xN/GaN中,界面声子频率随x的变化呈线性关系。     

n层耦合量子阱中的极化光学声子振动:电-声子相互作用哈密顿

在介电连续近似下，推导和讨论了任意层的耦合量子阱系统中的受限纵光学(LO)声子模与界面光学(IO)声子模．为了描述受限纵光学声子的振动，采用了一个正确的LO声子势函数，同时，为了处理系统中的界面光学声子，采用了行列式解线性方程组的方法，得到了量子化的LO与IO声子场以及它们的电-声子相互作用哈密顿．本项工作可以看作是对以前一些工作的普遍化，它提供了一种解决声子效应对多层耦合量子阱系统影响问题的统一方法．     

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....     

Influence of the nitrogen fraction on AlN thin film deposited by cathodic arc ion

Thin films of aluminum nitride (AlN) have been grown, using the cathodic arc ion deposition technique. The effects of nitrogen fractions in the discharge on synthesized films growth rate, stoichiometric ratio (N/Al), crystal orientation and molecular mode of vibration have been investigated. AlN films have been studied by means of Rutherford backscattering (RBS) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), Fourier transforms infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscope (SEM) and the four probe method. In RBS results, it has been found that growth rate and stoichiometric ratio decrease while reducing the nitrogen content in the synthesized chamber. XRD patterns indicated that films prepared in 100–85% nitrogen condition exhibit mixed phase of wurtzite+FFC, with preferential orientation along (002) corresponding to the hexagonal phase. It also demonstrated that at lower nitrogen environment, the transformation from mixed phase of wurtzite+FCC to a single phase of FCC–AlN occurs. FTIR spectroscopic analysis was employed to determine the nature of chemical bonding and vibrational phonon modes. Its spectra depicted a dominant peak around 850 cm⁻¹ corresponding to the longitudinal optical (LO) mode of vibration. A shift in the LO mode peak toward lower wavenumbers was noticed with the decrease of nitrogen fraction, illustrating the decline of nitrogen concentration in the deposited AlN films. The 75% nitrogen fraction appeared critical for AlN film properties, such as shifting of mixed (wurtzite+FCC) phase to single FCC–Al(N), a sharp drop of stoichiometric ratio and deposition rate. Measurements of resistivity recorded by the four probe method depicted a sharp decline in the corresponding growth condition.