半導(dǎo)體可飽和吸收體光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、以半導(dǎo)體激光器(LD)作為泵浦源的全固態(tài)調(diào)Q激光器，具有全固體、整機(jī)小而堅(jiān)固的優(yōu)點(diǎn)，以及高效率的泵浦抽運(yùn)等優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景，從而引起人們廣泛的關(guān)注。全固態(tài)調(diào)Q激光器的調(diào)Q元件對(duì)于激光的輸出特性極為關(guān)鍵，因此如何優(yōu)化它的各項(xiàng)性能參數(shù)成為激光器設(shè)計(jì)人員的研究重點(diǎn)。作為被動(dòng)調(diào)Q元件的新型代表，GaAs半導(dǎo)體可飽和吸收體具有操作簡(jiǎn)便、構(gòu)造簡(jiǎn)單及價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，在被動(dòng)調(diào)Q激光領(lǐng)域已逐漸成為研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　 本論文采用第

2、一性原理的量子力學(xué)研究方法，分別對(duì)含有本征點(diǎn)缺陷的GaAs晶體和不同Bi濃度的GaAs1-xBix晶體的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了理論研究，并對(duì)其模擬計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的分析。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性內(nèi)容包括以下兩個(gè)部分:
　　 (Ⅰ)采用第一性原理的方法首先對(duì)含有鎵空位、砷空位、鎵反位、砷反位、鎵間隙或砷間隙等不同本征點(diǎn)缺陷的GaAs晶體的晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何優(yōu)化，得到能量最低的穩(wěn)定構(gòu)型;然后根據(jù)能帶結(jié)構(gòu)和分波態(tài)密度圖對(duì)由各種本征點(diǎn)缺陷引

3、起的缺陷能級(jí)及其電子占據(jù)態(tài)進(jìn)行分析;最后計(jì)算了含有幾種本征點(diǎn)缺陷的GaAs飽和吸收體的光學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)含有鎵空位、砷空位或鎵反位的GaAs晶體的吸收邊紅移程度大于含有砷反位、鎵間隙或砷間隙的GaAs晶體，且在近紅外區(qū)域的吸收系數(shù)前者也大于后者。同時(shí)也造成了含鎵空位、砷空位或鎵反位的GaAs晶體的介電函數(shù)實(shí)部和折射率在近紅外區(qū)域發(fā)生了紅移。GaAs中本征缺陷能級(jí)的理論研究對(duì)于分析GaAs可飽和吸收體對(duì)光子的吸收機(jī)理有重要幫助，并對(duì)GaAs晶

4、體作為飽和吸收體用作被動(dòng)調(diào)Q元件具有理論指導(dǎo)意義;
　　 (Ⅱ)采用第一性原理的方法，計(jì)算并研究不同Bi原子摻雜濃度的GaAs1-xBix晶體的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，得到了Bi原子摻雜濃度漸變的六種GaAs1-xBix晶體的能帶結(jié)構(gòu)圖和分波態(tài)密度圖，以及各項(xiàng)光學(xué)性質(zhì)譜線。發(fā)現(xiàn)Bi原子的摻雜濃度越高，GaAs1-xBix晶體的帶寬越小，且晶體的吸收帶邊和主要的吸收峰都發(fā)生紅移;GaAs1-xBix晶體的各項(xiàng)光學(xué)常數(shù)，包括吸收系數(shù)、折