GaN-Al-,x-Ga-,1-x-N應變耦合量子點的光學性質.pdf

1、在有效質量近似下，用變分法研究了束縛在AlxGa1-xN/GaN/AlxGa1-xN/GaN/AlxGa1-xN圓柱型應變耦合量子點中的激子態(tài)以及GaN/AlxGa1-xN耦合量子點的光學性質。文章首先綜述了量子點的發(fā)展概況，簡要介紹了量子點的基本效應、制備方法和發(fā)光特性。其次總結了Ⅲ-Ⅴ族氮化物材料的性質，并且從結構出發(fā)分析了Ⅲ-Ⅴ族氮化物和傳統(tǒng)的半導體相比所具有的優(yōu)勢。然后詳細介紹了計算的理論模型。最后給出我們計算的詳細結果，并在文

2、章中詳細分析了它們的物理原因。 本文在第一章介紹了和半導體量子點相關的研究進展。第二章我們概括介紹了Ⅲ-Ⅴ族元素氮化物半導體的性質。在第三章中，我們介紹了解決纖鋅礦結構AlxGa1-xN/GaN/AlxGa1-xN/GaN/AlxGa1-xN圓柱型耦合量子點中的激子態(tài)的理論模型，其中首先研究了對稱AlxGa1-xN/GaN/AlxGa1-xN/GaN/AlxGa1-xN應變耦合量子阱中的內建電場。在有效質量近似下，利用變分法，研

3、究了束縛于對稱AlxGa1-xN/GaN/AlxGa1-xN/GaN/AlxGa1-xN應變耦合量子點中的激子態(tài)?？紤]到量子點對電子和空穴的三維空間受限以及由自發(fā)和壓電極化所引起的內建電場效應我們研究了激子結合能、量子點的躍遷能和電子－空穴之間的復合率與量子點結構參數(shù)和兩個耦合量子點之間的勢壘層厚度LAlGaN之間的關系。第四章給出了我們的計算結果，首先我們選擇不同的試探波函數(shù)計算了InxGa1-xN/GaN量子點中的激子態(tài)，和其他人的

4、理論計算結果相比更加精確，并且和實驗結果符合的非常好。這一事實說明在文章中我們選定的試探波函數(shù)更適合描述量子點中的激子態(tài)。計算結果表明：由于自發(fā)和壓電極化引起的內建電場非常強，大約幾個MV/cm數(shù)量級，此內建電場將導致電子和空穴分別被束縛在不同的量子點內；隨著GaN/AlxGa1-xN量子點高度LGaN或勢壘層厚度LAlGaN的增加，激子結合能和電子-空穴之間的復合率明顯地減??；當兩個量子點中間的勢壘層厚度LAlGaN增加時，量子點的躍