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.     

超晶格电子结构的赝势计算

本文提出了一个用赝势计算长周期超晶格的方法.检验了超晶格子能级对g,G和ψ数目的收敛性,利用11个g和10个ψ就能得到收敛性很好的结果.还考虑了自旋轨道耦合效应以求得空穴子能带.结果与其它理论方法作了比较.得到了超晶格量子态的真实波函数,并严格地计算了光学跃迁矩阵元.     

ZnSe／ZnS超晶格激子能级的计算及实验研究

从理论和实验上研究了ZnSe/ZnS超晶格的激子能级,采用LCAO理论和Kronig-Penney模型计算了超晶格中电子、空穴和激子能带随垒宽的变化,测量了垒宽为5.8nm超晶格的低温吸收光谱和发光光谱,实验结果与理论一致。     

弹性应变及结构参数对InAs/GaAs应变层超晶格能带结构的影响

本文报道弹性应变及结构参数对 InAs/GaAs应变层超晶格导带、价带不连续性及其子能带结构的影响.通过分析流体静应力和单轴应力对体材料带边能带位置的影响,确定了 InAs/GaAs超晶格导带及价带能量不连续性,并用包络函数法计算了该超晶格的子能带结构.结果表明:这些量不仅依赖于组成超晶格的两种材料的体性质,而且还依赖于超晶格的晶格常数,势阱、势垒宽度以及材料的应变;通过调节InAs层与 GaAs层的层厚之比,可以使 InAs/GaAs超晶格价带轻空穴处于第Ⅱ类超晶格势当中,从而实现轻空穴与电子、重空穴的空间分离.     

200ps脉冲激发的MBEGaAs-Ga_(1-x)Al_xAs多量子阱异质结的光致发光特性

本文报道微微秒激光脉冲激发下分子束外延(MBE)生长的GaAs-Ca_(0.6)Al_(0.4)As多量子阱异质结构的光荧光特性.同时观察到发生在n=1,2,3电子子能带和相应重空穴子能带之间的激子跃迁.实验数据和理论计算符合较好.在理论计算中,我们考虑了实际势阱的有限深度和GaAs Γ_s~c导带的非抛物线性质.用所述计算方法确定阱宽可达到相当满意的精度.     

紧束缚法计算GaAs-GaP超晶格的能带结构及电子的有关性质

本文使用紧束缚法研究了GaAs-GaP超晶格的能带结构和电子的有关性质.久期方程的矩阵元中包括了一直到次近邻的原子轨道间的相互作用积分.本文计算了超晶格(GaAs)1-(GaP)_1布里渊区中三条主要对称线上的能带;计算了超晶格(GaAs)m-(GaP)n在Γ点、X点和M点的能带值,这里m+n≤10;讨论了m=n时禁带宽度随周期长度的变化、周期长度不变时组分变化对禁带宽度的影响以及在几个典型的单电子状态中电子处于各个原子上的几率.     

In_xGa_(1-x)As/GaAs应变超晶格的电子结构

用有效质量理论研究了[001]和[111]方向生长的In_xGa_(1-x)As/GaAs应变超晶格的电子结构.具体计算了价带能级的色散曲线和光吸收曲线.沿[001]方向生长的光吸收曲线与实验进行了比较.内应变使重轻空穴能级发生上升和下降.由于压电效应,[111]方向生长的超晶格应变层内存在很强的内电场(1.5×10~5V/cm),而对[001]方向生长的应变超晶格不产生内电场.     

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.     

Cd1—xMnxTe／CdTe多量子阱的光反射研究

本文首次报道用光调制光谱（ＰＲ）研究了Ｃｄ１－ｘＭｎｘＴｅ／ＣｄＴｅ半磁半导体多量子阱的能带结构和带间跃迁，观察到多量子阱的各子能级激子跃迁１１Ｈ，１１Ｌ，２２Ｈ，３３Ｈ等，并得到轻重空穴分裂为１８ｍｅＶ。当能带偏移Ｑｃ＝０．９０时，理论计算的子带跃迁能量与调制光谱结果符合很好。发现低温时第二子能级跃迁比第一子能级跃迁更强，并给出了初步解释，通过变温测量，测得各子能级的温度系数并与纯ＣｄＴｅ及Ｃｄ     

HgCdTe材料费密能级随杂质浓度的变化

分析了HgCdTe材料中杂质浓度与费密能级的关系。根据Kane三能带模型和费密-狄拉克统计,直接利用电中性条件n-P_1-P_-P_3=N计算了在不同杂质浓度下包括高浓度简并状态下的费密能级位置,式中n、P_1、P_2、P_3分别为电子、重空穴、轻空穴、自旋分裂价带空穴的浓度,N为电离的杂质浓度,在具体计算中假设杂质全部电离。最后讨论了Burstein-Moss效应及其在应用中的影响,由直接跃迁准动量守恒及Kane的非抛物性能带,计算了光电导响应截止波长对杂质浓度的依赖关系。     

Cd_（1－x）Mn_xTe／CdTe多量子阱的光反射研究

本文首次报道用光调制光谱（ＰＲ）研究了Ｃｄ１－ｘＭｎｘＴｅ／ＧｄＴｅ半磁半导体多量子阱的能带结构和带间跃迁，观察到多量子阱的各子能级激子跃迁１１Ｈ．１１Ｌ，２２Ｈ，３３Ｈ等，并得到轻重空穴分裂为１８ｍｅＶ．当能带偏移Ｑｃ＝０．９０时，理论计算的子带跃迁能量与调制光谱结果符合很好．发现低温时第二子能级跃迁比第一子能级跃迁更强，并给出了初步解释，通过变温测量，测得各子能级的温度系数并与纯ＣｄＴｅ及Ｃｄ１－ｘＭａｘＴｅ混晶体材料的温度系数作了比较．     

In1—xGaxAsyP1—y／InP多量子阱的光调制反射光谱

报道了组分y=0.76和0.84的晶格匹配In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)/InP多量子阱的子能带结构低温光调制反射光谱研究结果,在0.9～1.5eV光子能量范围观察到限制的电子与空穴子带间的激子跃迁,还观察到限制的电子子带与空穴连续态间的跃迁,由此比较直接地确定了价带的不连续量,得到不连续因子Q_v=0.65±0.02。     

超晶格GaAs/(GaAl)As(100)和GaAs/Ge(100)的电子结构

本文采用经验紧束缚方法,计算了第一类半导体超晶格(GaAs)_(nl)/(Ga_xAl_(1-x)As)_(n2)(100)和(GaAs_n/(Ge)_n(100)的电子结构。对于GaAs/(GaAl)As,得到了能带边随层数(n_1,n_2)变化的关系及带边电子态的空间分布,并得出能隙随n和组分x的变化(n_1=n_2=n≤10),结果与现有实验值和其它理论计算基本相符;对于GaAs/Ge,计算了GaAs和Ge等厚时,间接能隙随层数的变化,考察了(GaAs)_5/(Ge)_5(100)的能带结构。在两种超晶格中,本文都报道了界面态的存在,讨论了超晶格的准二维性质。     

四层结构模型下的InAs/GaSb超晶格材料能带计算

在包络函数近似下采用K.P理论计算了InAs/Ga(In)Sb II类超晶格材料的能带结构.同时, 计算了超晶格材料的电子有效质量和空穴有效质量, 以及不同的结构对应的吸收系数.在此基础上使用了考虑包括界面在内的四层超晶格模型进行能带计算, 并与实验结果进行比较, 超晶格材料响应截止波长的结果更为接近实验值.不同的界面也会引起能带结构的变化, 带来截止波长的变化.对于应变补偿的InAs/GaSb超晶格材料, 非对称InSb界面相比对称界面有更大的截止波长.     

四层结构模型下的InAs/GaSb超晶格材料能带计算

在包络函数近似下采用K.P理论计算了InAs/Ga(In) Sb Ⅱ类超晶格材料的能带结构.同时,计算了超晶格材料的电子有效质量和空穴有效质量,以及不同的结构对应的吸收系数.在此基础上使用了考虑包括界面在内的四层超晶格模型进行能带计算,并与实验结果进行比较,超晶格材料响应截止波长的结果更为接近实验值.不同的界面也会引起能带结构的变化,带来截止波长的变化.对于应变补偿的InAs/GaSb超晶格材料,非对称InSb界面相比对称界面有更大的截止波长.     

光伏法测量AlAs/GaAs超晶格子带间光跃迁

采用电容耦合法,在18—300K温度范围内测量了AlAs/GaAs超晶格的光伏谱.在100K以下,光伏曲线反映了台阶式二维状态密度分布,可观测到6个信号峰.采用Kronig-Penney模型计算势阱中导带和价带子带的位置和带宽,共有3个导带子带,6个重空穴子带和3个轻空穴子带.根据宇称守恒确定光跃迁选择定则,对6个峰进行指认.实验结果与理论计算的结果基本相符合.     

纤锌矿CdSe量子椭球的电子结构和光学性质

在有效质量包络函数理论的框架下,经过坐标变化给出了椭球形纤锌矿结构CdSe量子点的哈密顿量并对其电子结构和光学性质进行了计算.给出了电子和空穴能级随椭球横纵比变化的图形并对其做出了解释.对量子椭球发光的偏振性给出了解释.分别讨论了晶格分裂场,温度和短轴半径对偏振度的影响.最后计算了长短轴对能带的影响.     

GaAs/AlAs短周期超晶格的静压光致发光研究

在室温和液氮温度下对不同层厚的GaAs/AlAs短周期超晶格在0—50kbar范围内进行了静压光致发光研究。在导带最低能级为类Γ态能级(Ⅰ类超晶格)和类X态能级(Ⅱ类超晶格)两种情况下都得到了类Γ态能级与类X态能级差随层厚的变化。首次直接观察到室温、常压下(GaAs)_(11)(AlAs)_(11)超晶格中类Γ态能级与类X态能级发生交叉。从发光峰的强度随压力的变化求得室温下在类Γ态能级与类X态能级恰好交叉的压力下类X态电子和类Γ态电子到价带空穴的跃迁几率之比从(GaAs)_(17)(AlAs)_(17)的1.4×10~(-4)逐渐增加到(GaAs)_6(AlAs)_6的4.6×10~(-3)。表明类Γ态和类X态间的混合较弱。对实验结果进行了简短的讨论。     

纤锌矿CdSe量子椭球的电子结构和光学性质

在有效质量包络函数理论的框架下,经过坐标变化给出了椭球形纤锌矿结构CdSe量子点的哈密顿量并对其电子结构和光学性质进行了计算.给出了电子和空穴能级随椭球横纵比变化的图形并对其做出了解释.对量子椭球发光的偏振性给出了解释.分别讨论了晶格分裂场,温度和短轴半径对偏振度的影响.最后计算了长短轴对能带的影响.     

应变层超晶格(ZnSe)_(2n)/(ZnS_xSe_(1-x))_(2n)的电子结构

本文用LCAO-Recursion方法研究了应变层超晶格(ZnSe)_(2n)/(ZnS_xSe_(1-x))_(2n)(n=1)的电子结构。计算了两种应变组态(赝晶生长,Free-Standing生长)下超晶格总的态密度,各原子的局域和分波态密度。我们发现:带隙E_g、费米能级E_f和原子价随应变的变化而变化;(ZnSe)_(2n)/(ZnS_xSe_(1-x))_(2n)超晶格中离子键和共价键共存;电子在界面附近发生了转移。