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文檔簡介
1、本文考慮了纖鋅礦GaN和AlxGa1-xN構(gòu)成的量子阱材料中電子(空穴)有效質(zhì)量和光學(xué)聲子模的各向異性以及聲子頻率隨波矢變化的效應(yīng),采用Lee-Low-Pines(LLP)變分法計算了纖鋅礦GaN/AlxGa1-xN量子阱中激子的基態(tài)能量和結(jié)合能以及纖鋅礦GaN/AlN無限量子阱中激子的基態(tài)能量和結(jié)合能。給出了重空穴激子和輕空穴激子的基態(tài)能量和結(jié)合能隨著量子阱寬度和組分變化的函數(shù)關(guān)系。并對閃鋅礦和纖鋅礦GaN/Al0.3Ga0.7N量子
2、阱材料中重空穴激子的基態(tài)能量和結(jié)合能進(jìn)行了對比。在以上的計算過程中,介電常數(shù)分別使用了靜態(tài)介電常數(shù)和高頻介電常數(shù)。 計算結(jié)果表明,纖鋅礦GaN/Al0.3Ga0.7N量子阱材料中重空穴激子和輕空穴激子的基態(tài)能量和結(jié)合能隨著量子阱寬度的增大而降低,在阱寬較小時急劇下降,阱寬較大時緩慢下降,最后接近于GaN體材料中的三維值。當(dāng)阱寬較小時,無限深勢阱中激子的基態(tài)能量和結(jié)合能量明顯大于有限深勢阱中的相應(yīng)值;當(dāng)阱寬較大時,這兩種勢阱中激子
3、的基態(tài)能量和結(jié)合能量值趨于一致。 數(shù)值計算的結(jié)果還表明,纖鋅礦GaN/AlxGa1-xN有限深量子阱中激子的基態(tài)能量和結(jié)合能隨著Al組分x(量子阱深度)的增大而逐漸增大,在窄阱(如4nm)中這一變化規(guī)律很明顯,而在寬阱(如12nm)中這一變化規(guī)律非常緩慢。以上變化規(guī)律與電子和空穴在量子阱中受量子限制有關(guān)。研究結(jié)果還表明,電子-聲子相互作用使激子的結(jié)合能明顯降低(約降低10%-16%);重空穴激子的基態(tài)能量和結(jié)合能小于輕空穴激子的
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