對稱耦合量子點(diǎn)中類氫雜質(zhì)態(tài)的性質(zhì)研究.pdf

1、近年來,寬禁帶半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料由于其在光電子器件方面的顯著應(yīng)用,已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。本論文在有效質(zhì)量近似的理論框架下,采用變分法研究了纖鋅礦對稱ZnO/MgZnO應(yīng)變耦合量子點(diǎn)和閃鋅礦對稱InGaN/GaN多量子點(diǎn)中類氫施主雜質(zhì)態(tài)的性質(zhì)。
　　 本文首先簡要介紹了半導(dǎo)體材料以及量子點(diǎn)的相關(guān)知識,同時也展現(xiàn)了ZnO基和GaN基量子點(diǎn)中類氫雜質(zhì)態(tài)的研究現(xiàn)狀。緊接著介紹了Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族化合物,特別討論的是ZnO基和GaN基化

2、合物的有關(guān)性質(zhì)。在此也較為詳細(xì)的分析了纖鋅礦結(jié)構(gòu)材料中存在的應(yīng)變和極化現(xiàn)象,以及由自發(fā)極化和壓電極化所引起的強(qiáng)內(nèi)建電場。隨后給出了纖鋅礦對稱ZnO/MgZnO應(yīng)變耦合量子點(diǎn)和閃鋅礦對稱InGaN/GaN多量子點(diǎn)中的雜質(zhì)態(tài)理論模型。最后列出了論文中具體的數(shù)值計(jì)算結(jié)果,并且分析了相關(guān)的物理原因。
　　 數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,在纖鋅礦對稱ZnO/MgZnO應(yīng)變耦合量子點(diǎn)中強(qiáng)內(nèi)建電場的作用下電子波函數(shù)圍繞量子點(diǎn)中心有一個分對稱的分布。此外強(qiáng)

3、內(nèi)建電場也造成當(dāng)雜質(zhì)位于左量子點(diǎn)時相應(yīng)的施主束縛能比較大。并且在左量子點(diǎn)的中心位置施主束縛能會得到一個最大值。當(dāng)雜質(zhì)位于中間壘層和右量子點(diǎn)中時,施主束縛能會隨著中間壘層寬度的增加而減小。但是當(dāng)中間壘層寬度增加到一定程度,施主束縛能隨著中間壘層寬度的增加變化不再明顯。對于任意雜質(zhì)位置,施主束縛能都會隨著量子點(diǎn)半徑的增加而減小。特別地,在鎂含量大于0.1的情況下,當(dāng)雜質(zhì)位于左量子點(diǎn)的右邊界時施主束縛能隨著鎂含量的增加幾乎不發(fā)生變化。

4、　　 對于閃鋅礦對稱InGaN/GaN多量子點(diǎn)的研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)雜質(zhì)位于量子點(diǎn)的中心位置時,施主束縛能取得最大值。大量的數(shù)值結(jié)果表明當(dāng)雜質(zhì)位于中間量子點(diǎn)的中心位置時,施主束縛能會隨著中間壘層寬度的增加而有一個最小值。但是當(dāng)中間壘層寬度比較大的時候,施主束縛能會變得對壘層寬度的增加沒有明顯的變化。另外研究也發(fā)現(xiàn)當(dāng)雜質(zhì)位于量子點(diǎn)的中心位置時,施主束縛能會隨著量子點(diǎn)高的增加而有一個最大值。此外,研究也發(fā)現(xiàn)當(dāng)雜質(zhì)位于中間壘層的中心位置時,施主束縛能