球形量子点的三阶极化率

在理论上计算了球形量子点激子基态能级和偶极跃迁振子强度,分析了量子点激子的三阶极化率.结果表明:在激子强受限的情况下,量子点半径越小三阶极化率越大;在激子弱受限的情况下,量子点半径的增大,三阶极化率越大.     

抛物形量子点中弱耦合极化子的性质

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了抛物形量子点中弱耦合极化子的基态能量和束缚能。计算结果表明,基态能量和束缚能随有效束缚强度增加而减小。随着有效束缚强度逐渐加大,最后逐渐趋于体结构极化子的基态能量。当有效束缚强度给定,基态能随电子-体纵光学声子耦合强度增加而减小。由于有效束缚强度与量子点受限强度平方根成反比,所以量子点受限越强,基态能和束缚能越大,电子-体纵光学声子耦合强度的变化对量子点的影响越小。当量子点受限变弱时,电子-体纵光学声子耦合强度变化对量子点的影响变大。所以在量子点弱受限区域,极化子对量子点的影响不容忽略。     

InAlN/GaN异质结二维电子气波函数的变分法研究

使用变分法推导了InAlN/GaN异质结二维电子气波函数和基态能级的解析表达式,并讨论了InAlN/GaN异质结结构参数对二维电子气电学特性的影响.在假设二维电子气来源于表面态的前提下,使用了一个包含两个变分参数的尝试波函数推导电子总能量期望值,并通过寻找能量期望极小值确定变分参数.计算结果显示,二维电子气面密度随InAlN厚度的增大而增大,且理论结果与实验结果一致.二维电子气面密度增大抬高了基态能级与费米能级,并保持二者之差增大以容纳更多电子.InAlN/GaN界面处的极化强度失配随着In组分增大而减弱,二维电子气面密度随之减小,并导致基态能级与费米能级减小.所建立的模型能够解释InAlN/GaN异质结二维电子气的部分电学行为,并为电子输运与光学跃迁的研究提供了解析表达式.     

非对称量子点中极化子的性质

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了非对称量子点中强、弱耦合极化子的性质,导出了非对称量子点中强、弱耦合极化子的基态能量和基态结合能随量子点的横向、纵向有效受限长度,电子-声子耦合强度的变化关系.通过数值计算,结果表明,量子点中强、弱耦合极化子的基态能量和基态结合能随量子点的横向、纵向有效受限长度的减小而迅速增大.     

磁场对非对称量子点中极化子性质的影响

采用线性组合算符和幺正变换方法研究磁场对非对称量子点中弱耦合磁极化子性质的影响.导出了非对称量子点中弱耦合磁极化子的振动频率、基态能量和基态结合能随量子点的横向和纵向有效受限长度、磁场和电子-声子耦合强度的变化关系.数值计算结果表明:非对称量子点中弱耦合磁极化子的基态能量和基态结合能随量子点的横向和纵向有效受限长度的增加而迅速增大.随回旋频率的增加而增大,随电子-声子耦合强度的增加而减小.     

用B样条技术研究半导体微晶中激子的量子受限效应

在有效质量近似（EMA）下，采用B样条技术和变分方法，分别研究较大CdTe球量子点(25—35nm)和较小CdS球量子点(025—35nm)中激子的量子受限效应，计算出CdTe和CdS球量子点中受限激子的基态能和束缚能随参数的变化规律，比较两种计算结果得到：（1）较大量子点中受限激子的基态能和束缚能对量子点边界和量子点外部介质的介电常数不敏感，但较小量子点中受限激子的基态能和束缚能对量子点边界和量子点外部介质的介电常数比较敏感.（2）在较强受限区域，大量子点与小量子点的激子基态能和束缚能的变化规律完全不同.（3）B样条技术对于研究这种具有边界的束缚态系统是很精确的方法，这种方法特别适合用于多层结构量子点系统的精确计算. 关键词： B样条技术 量子受限效应 有效质量近似     

声子之间的相互作用对量子线中极化子性质的影响

研究了量子线中弱耦合极化子的性质。采用线性组合算符和微扰法导出量子线中弱耦合极化子的基态能量。在计及电子在反冲效应中发射和吸收不同波矢的声子之间的相互作用时,讨论了量子线的受限强度﹑电子-LO声子耦合强度和声子之间相互作用对量子线中弱耦合极化子的基态能量的影响。数值计算结果表明：量子线中弱耦合极化子的基态能量 随量子线的受限强度 的增大而增大, 表现出了量子线的量子尺寸效应。     

声子之间的相互作用对量子线中磁极化子性质的影响

研究了量子线中弱耦合磁极化子的性质.采用线性组合算符和微扰法导出量子线中弱耦合磁极化子的基态能量.在计及电子在反冲效应中发射和吸收不同波矢的声子之间的相互作用时,讨论了量子线的受限强度、电子-LO声子耦合强度和声子之间相互作用对量子线中弱耦合磁极化子的基态能量的影响.数值计算结果表明:量子线中弱耦合磁极化子的基态能量随量子线的受限强度ω₀的增大而迅速增大.当受限强度ω₀取相同值时,电子-声子耦合强度α越大基态能量E₀越小,磁场的回旋频率ω_e越大基态能量E₀越大.在弱磁场情况下,当ω₀<0.5时,随着量子线的受限强度ω₀的减少p值迅速增大,即对于弱磁场声子之间相互作用的影响不能忽略.     

各向异性抛物势对非对称半指数量子阱中杂质极化子基态能量的影响

当非对称半指数量子阱中在阱的生长方向存在非对称半指数受限势,而在垂直于阱的生长方向存在各向异性抛物受限势时,我们理论上研究了类氢杂质対非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子基态能量性质的影响.应用线性组合算符方法和两次幺正变换导出了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量.我们挑选非对称半指数GaAs半导体量子阱晶体为例,计算了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量与库仑杂质势的强度,非对称半指数受限势的两个正参数和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度变换关系.通过数值我们发现非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量随库仑杂质势的强度的增加而增大,杂质极化子的基态能量是参量U₀和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度的的增函数,而它是参量σ的减函数.表现了奇特的量子尺寸限制效应.     

非对称量子点中弱耦合束缚极化子的性质

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了非对称量子点中弱耦合束缚极化子的性质。导出了非对称量子点中弱耦合束缚极化子的振动频率和基态能量随量子点的横向和纵向有效受限长度,库仑束缚势和电子-声子耦合强度的变化关系。通过数值计算,结果表明:非对称量子点中弱耦合束缚极化子的振动频率和基态能量随量子点的横向和纵向有效受限长度的减小而迅速增大。     

抛物量子点中强耦合束缚磁极化子的性质

采用Pekar类型的变分方法研究了抛物量子点中强耦合束缚磁极化子的基态和激发态的性质.计算了束缚磁极化子的基态和激发态的能量、光学声子平均数以及束缚磁极化子的共振频率.讨论了这些量对回旋频率和有效束缚强度以及库仑束缚势的依赖关系.数值计算结果表明:量子点中强耦合束缚磁极化子的基态能量和共振频率以及光学声子平均数均随量子点的有效束缚强度的增加而减小,基态能量随库仑束缚势的增加而减小,随回旋频率的增加而增大.     

Electron mobility limited by surface and interface roughness scattering in AlxGa1-xN/GaN quantum wells

The electron mobility limited by the interface and surface roughness scatterings of the two-dimensional electron gas in AlxGa1-xN/GaN quantum wells is studied. The newly proposed surface roughness scattering in the AlGaN/GaN quantum wells becomes effective when an electric field exists in the AlxGa1-xN barrier. For the AlGaN/GaN potential well, the ground subband energy is governed by the spontaneous and the piezoelectric polarization fields which are determined by the barrier and the well thicknesses. The thickness fluctuation of the AlGaN barrier and the GaN well due to the roughnesses cause the local fluctuation of the ground subband energy, which will reduce the 2DEG mobility.     

抛物量子点中强耦合束缚磁极化子的声子平均数

采用线性组合算符和幺正变换方法导出了强耦合束缚磁极化子的振动频率和声子平均数。讨论了量子点的有效受限长度、磁场、库仑场和电子-LO声子耦合强度对抛物量子点中强耦合束缚磁极化子振动频率和声子平均数的影响。数值计算结果表明:强耦合束缚磁极化子的振动频率和声子平均数均随量子点的有效受限长度、回旋共振频率的增加而减小,随库仑束缚势的增加而增加,声子平均数随电子-LO声子耦合强度增加而减小。     

压力下GaN/Ga1-xAlxN量子点中杂质态的界面效应

考虑界面处导带弯曲,流体静压力以及有效质量随量子点位置的依赖性,采用变分法以及简化相干势近似,研究了无限高势垒GaN/Ga_1-xAl_xN球形量子点中杂质态的界面效应,计算了杂质态结合能随量子点尺寸、电子面密度以及压力的变化关系。结果表明,结合能随压力的增大呈线性增加的趋势,有效质量位置的依赖性以及导带弯曲对结合能有不容忽视的影响。     

抛物量子点中弱耦合束缚极化子的相互作用能

研究了抛物量子点中弱耦合束缚极化子的性质,采用改进的线性组合算符和幺正变换方法导出了束缚极化子的振动频率、有效质量和相互作用能。讨论了量子点的有效受限长度、电子LO声子耦合强度和库仑场对抛物量子点中弱耦合极化子的振动频率、有效质量和相互作用能的影响。数值计算结果表明:弱耦合束缚极化子的振动频率和相互作用能随有效受限长度的减少而急剧增大,振动频率随库仑势以及电子LO声子耦合强度的增加而增加,而相互作用能随库仑势以及电子LO声子耦合强度的增加而减小。有效质量仅与电子LO声子耦合强度有关。     

缓冲层对量子阱二能级系统中电子子带间跃迁光吸收的影响

由于ZnO缓冲层对纤锌矿ZnO/Mg_xZn_(1-x)O有限深单量子阱结构左垒的限制作用,导致阱和右垒的尺寸、Mg组分值等因素将影响系统中形成二能级.本文考虑内建电场、导带弯曲及材料掺杂对实际异质结势的影响,利用有限差分法数值求解Schr?dinger方程,获得电子的本征能级和波函数,探讨ZnO缓冲层对此类量子阱形成二能级系统的尺寸效应及三元混晶效应的影响;利用费米黄金法则探讨缓冲层、左垒、阱及右垒宽度和三元混晶效应对此类量子阱电子子带间跃迁光吸收的影响.计算结果显示:对于加入ZnO缓冲层的ZnO/Mg_xZn_(1-x)O有限深单量子阱二能级系统,左垒宽度临界值会随着阱宽和Mg组分值的增大而逐渐减小,随着右垒宽度和缓冲层厚度的增大而逐渐增大;量子阱中电子子带间跃迁光吸收峰会随着左垒、右垒尺寸以及Mg组分的增大发生蓝移,随着阱宽增大而发生红移.本文所得结果可为改善异质结器件的光电性能提供理论指导.     

无限深量子阱中强耦合极化子的基态结合能

研究了无限深量子阱中极化子的基态性质,采用线性组合算符和变分相结合的方法导出了强耦合极化子的振动频率λ、基态能量E₀和基态结合能E_b,讨论了阱宽L和电子-LO声子耦合强度α对强耦合极化子的振动频率λ、基态能量E₀和基态结合能E_b的影响。通过数值计算,结果表明:强耦合极化子的振动频率和基态结合能随阱宽L的增大而减小,随电子-LO声子耦合强度α的增强而增大;基态能量随阱宽L的增大而减小,其绝对值随电子-LO声子耦合强度α的增强而增大;当量子阱阱宽L趋近于无限大和无限小两种极限情况下,分别与三维和二维极化子的结果相一致。     

Electronic and Shallow Impurity States in Semiconductor Heterostructures Under an Applied Electric Field

With the use of variational method to solve the effective mass equation, we have studied the electronic and shallow impurity states in semiconductor heterostructures under an applied electric field. The electron energy levels are calculated exactly and the impurity binding energies are calculated with the variational approach. It is found that the behaviors of electronic and shallow impurity states in heterostructures under an applied electric field are analogous to that of quantum wells. Our results show that with the increasing strength of electric field, the electron confinement energies increase, and the impurity binding energy increases also when the impurity is on the surface, while the impurity binding energy increases at first, to a peak value, then decreases to a value which is related to the impurity position when the impurity is away from the surface. In the absence of electric field, the result tends to the Levine＇s ground state energy （-1/4 effective Rydberg） when the impurity is on the surface, and the ground impurity binding energy tends to that in the bulk when the impurity is far away from the surface. The dependence of the impurity binding energy on the impurity position for different electric field is also discussed.     

抛物量子点中强耦合束缚极化子的光学声子平均数

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了在库仑场束缚下抛物量子点中强耦合束缚极化子的振动频率和光学声子平均数,并对其进行了数值计算。结果表明:强耦合束缚极化子的振动频率和光学声子平均数随量子点的有效受限长度的增加而减小,随电子-LO声子耦合强度的增强而增加,束缚极化子的振动频率随库仑势的增加而减小。