外场下压力及屏蔽对无限深量子阱中施主结合能的影响

考虑外加磁场、压力及屏蔽效应,利用变分方法数值计算GaN/AlxGa1-xN无限深量子阱系统中的杂质态结合能。给出结合能随磁场和阱宽的变化关系,同时讨论了有无屏蔽时的区别。结果表明:在磁场和压力作用下,结合能随阱宽的增大而减小;阱宽和压力一定时,结合能随磁场的增大而增大。屏蔽效应使得有效库仑吸引作用减弱而导致杂质态结合能显著下降。屏蔽效应对结合能的影响随压力增大而增强,随磁场强度增大而减弱。     

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。     

外电场对InGaAsP/InP量子阱内激子结合能的影响

在有效质量近似下采用变分法计算了InGaAsP/InP量子阱内不同In组分下的激子结合能,分析了结合能随阱宽和In组分的变化情况,并且讨论了外加电场对激子结合能的影响. 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;随着In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;在一定范围内电场的存在对激子结合能的影响很小,但电场强度较大时会破坏激子效应. 关键词： 激子 InGaAsP/InP量子阱 结合能 电场     

无限深量子阱量子比特及其声子效应

采用Peaker变分法,研究无限深量子阱中量子比特及其声子效应。量子阱中这样的二能级体系可作为一个量子比特。当阱中电子处于基态和第一激发态的叠加态时,电子的概率密度在空间作周期性震荡,得出了振荡周期随耦合强度的增加而减小,随振动频率的增加而增大。     

无限深量子阱量子比特及其声子效应

采用Peaker变分法,研究具有束缚势的无限深量子阱中量子比特及其声子效应。量子阱中这样的二能级体系可作为一个量子比特。当阱中电子处于基态和第一激发态的叠加态时,电子的概率密度在空间作周期性震荡,得出了振荡周期随耦合强度的增加而减小,随振动频率的增加而增大。     

温度对抛物量子阱中极化子能量的影响

采用线性组合算符法和幺正变换法研究温度对抛物型量子阱中极化子基态能和基态结合能的影响. 通过理论推导得到极化子基态能和基态结合能的表达式. 结合量子统计力学中平均声子数的表达式, 得到极化子基态能量和基态结合能与温度的函数关系. 在不同温度下, 分别讨论了极化子基态能量和基态结合能与电子-声子耦合强度和阱宽的关系, 阱深取不同值时讨论了极化子基态能和基态结合能随温度的变化规律. 计算结果表明, 极化子的基态能量和基态结合能都是温度的递增函数.     

应变纤锌矿GaN/AlxGa1-xN柱形量子点中类氢施主杂质态结合能的压力效应

考虑应变,在有效质量、有限高势垒近似下,变分研究了纤锌矿GaN/AlxGa1-xN柱形量子点中类氢施主杂质态结合能随流体静压力、杂质位置及量子点结构参数(量子点高度、半径、Al含量)的变化关系．结果表明,类氢施主杂质态结合能随流体静压力增大而增大,且在量子点尺寸较小时,流体静压力对杂质态结合能的影响更为显著．受流体静压力的影响,杂质态结合能随量子点高度、半径的增加而单调减少,且变化趋势加剧;随Al含量增加而增大的趋势变缓．无论是否施加流体静压力,随着类氢施主杂质从量子点左界面沿材料生长方向移至右界面,杂质态结合能在量子点的右半部分存在一极大值．流体静压力使得极大值点向量子点中心偏移．     

应变纤锌矿GaN/AlxGa1-xN柱形量子点中类氢施主杂质态结合能的压力效应

考虑应变,在有效质量、有限高势垒近似下,变分研究了纤锌矿GaN/AlxGa1 -xN柱形量子点中类氢施主杂质态结合能随流体静压力、杂质位置及量子点结构参数(量子点高度、半径、Al含量)的变化关系.结果表明,类氢施主杂质态结合能随流体静压力增大而增大,且在量子点尺寸较小时,流体静压力对杂质态结合能的影响更为显著.受流体静压力的影响,杂质态结合能随量子点高度、半径的增加而单调减少,且变化趋势加剧;随Al含量增加而增大的趋势变缓.无论是否施加流体静压力,随着类氢施主杂质从量子点左界面沿材料生长方向移至右界面,杂质态结合能在量子点的右半部分存在一极大值.流体静压力使得极大值点向量子点中心偏移.     

纤锌矿In_(0.19)Ga_(0.81)N/GaN量子阱中光学声子和内建电场对束缚极化子结合能的影响

用改进的Lee-Low-Pines变分方法研究纤锌矿In0.19Ga0.81N/GaN量子阱结构中束缚极化子能量和结合能等问题,给出基态结合能、不同支长波光学声子对能量和结合能的贡献随阱宽和杂质中心位置变化的数值结果.在数值计算中包括了该体系中声子频率的各向异性和内建电场对能量和结合能的影响、以及电子和杂质中心与长波光学声子的相互作用.研究结果表明,In0.19Ga0.81N/GaN量子阱材料中光学声子和内建电场对束缚极化子能量和结合能的贡献很大,它们都引起能量和结合能降低.结合能随着阱宽的增大而单调减小,窄阱中减小的速度快,而宽阱中减小的速度慢.不同支声子对能量和结合能的贡献随着阱宽的变化规律不同.没有内建电场时,窄阱中,定域声子贡献小于界面和半空间声子贡献,而宽阱中,定域声子贡献大于界面和半空间声子贡献.有内建电场时,定域声子贡献变小,而界面和半空间声子贡献变大,声子总贡献也有明显变化.在In0.19Ga0.81N/GaN量子阱中,光学声子对束缚极化子能量和结合能的贡献比GaAs/Al0.19Ga0.81As量子阱中的相应贡献(约3.2—1.8和1.6—0.3 meV)约大一个数量级.阱宽(d=8 nm)不变时,在In0.19Ga0.81N/GaN量子阱中结合能随着杂质中心位置Z0的变大而减小,并减小的速度变快.随着Z0的增大,界面和半空间光学声子对结合能的贡献缓慢减小,而定域光学声子的贡献缓慢增大.     

纤锌矿GaN/AlxGa1-xN应变柱形量子点中杂质态结合能及其压力效应

考虑应变及流体静压力,在有效质量近似下,利用变分法计算了无限高GaN/Al<,x>Ga<,1-x>N应变柱形量子点中类氢杂质结合能.结果表明,在量子点尺寸较小情况下,应变增加了杂质态结合能;而在量子点尺寸较大情况下,应变降低了杂质态结合能.随着Al摩尔分数的增加,杂质态结合能减小.杂质态结合能随着流体静压力的增加而增大...     

Electronic States of a Shallow Hydrogenic Donor Impurity in Different Shaped Semiconductor Quantum Wells

The shallow hydrogenic donor impurity states in square, V-shaped, and parabolic quantum wells are studied in the framework of effective-mass envelope-function theory using the plane wave basis. The first four impurity energy levels and binding energy of the ground state are more easily calculated than with the variation method. The calculation results indicate that impurity energy levels decrease withthe increase of the well width and decrease quickly when the well width is small.The binding energy of the ground state increases until it reaches a maximum value,and then decreases as the well width increases. The results are meaningful andcan be widely applied in the design of various optoelectronic devices.     

外电场下极性量子阱中杂质态结合能

我们用变分方法研究了外电场下量子阱中的杂质态结合能,计算中既考虑了电子同体纵光学声子和界面光学声子的相互作用又考虑了杂质中心同体纵光学声子和界面光学声子的相互作用。我们以GaAs/Al_0.3Ga_0.7As量子阱为例,讨论了结合能随杂质位置、阱宽和电场强度的变化规律。得到了电子-声子相互作用对杂质态结合能和斯塔克效应的修正是相当明显的。     

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。     

氮化物抛物量子阱中类氢杂质态能量

采用变分方法研究氮化物抛物量子阱(GaN/Al_xGa_1-xN)材料中类氢杂质态的能级,给出基态能量、第一激发态能量、结合能和跃迁能量等物理量随抛物量子阱宽度变化的函数关系.研究结果表明,基态能量、第一激发态能量、基态结合能和1s→2p±跃迁能量随着阱宽L的增大而减小,最后接近于GaN中3D值.GaN/Al_0.3Ga_0.7N抛物量子阱对杂质态的束缚程度比GaAs/Al_0.3Ga_0.7As抛物量子阱强,因此,在GaN/Al_0.3-Ga_0.7N抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子比在GaAs/Al_0.3Ga_0.7As抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子稳定.     

无限深势阱下杂质量子点的能级计算

在有效质量近似下,垂直方向采用无限深势阱限制势,在x-y平面上,量子点内采用抛物势近似,在量子点边界处采用与实际情况更接近的无限深势阱.在中心杂质电荷为ηe时,利用波函数近似,得到基态和低激发态的能级,与x-y平面均采用抛物势时得到的能级进行了比较.计算发现在量子点真实半径比较小时,电子的基态和低激发态受其影响很大,而相应的能级随量子点的半径逐步增大.在量子点半径大于5倍有效玻尔半径时,能级受其影响已经变得很弱.并且,随着磁场的变化,量子点半径对基态和第一激发态的能级差的影响也很大.最后我们计算了杂质电子的基态束缚能并讨论了声子对其影响.     

极化子效应对非对称量子阱中光吸收系数的影响(英文)

从理论上研究子电子-声子相互作用对Morse量子阱中光吸收系数的影响,首先利用微扰论方法求出考虑极化子效应时的电子波函数和能级,然后利用密度矩阵和迭代法得到光吸收系数的解析表达式,最后以典型的GaAs/AlGaAs Morse量子阱为例进行数值计算。结果表明,极化子效应使光吸收系数比仅考虑电子的情况增大了,并且在相同光强的情况下吸收饱和现象更明显;极化子效应的影响随着阱的非对称性的增强而增大;电声相互作用对电子能级的修正导致光吸收系数峰值向高能方向偏移。