Gaxln1-xAs-GaAs量子點(diǎn)分子的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、本文在有效質(zhì)量包絡(luò)函數(shù)近似下，用平面波展開法研究了GaxIn1-xAs/GaAs球形量子點(diǎn)分子的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。計(jì)算了電子、空穴的基態(tài)能、躍遷能和吸收系數(shù)。在計(jì)算過程中考慮了有效質(zhì)量差異、有限帶階效應(yīng)、價(jià)帶混合效應(yīng)和價(jià)帶應(yīng)力。通過計(jì)算，我們得到了N量子點(diǎn)分子的電子基態(tài)能、空穴基態(tài)能、躍遷能都與量子點(diǎn)半徑、GaxIn1-xAs中Ga含量、量子點(diǎn)數(shù)有關(guān)，其中電子基態(tài)能還受到量子點(diǎn)排列位置的影響。在量子限制效應(yīng)影響下，發(fā)現(xiàn)電子基態(tài)能、空穴

2、基態(tài)能、躍遷能都隨著量子點(diǎn)半徑的增大而減?。坏孔狱c(diǎn)分子的空穴基態(tài)能變化曲線會(huì)復(fù)雜些，在量子點(diǎn)半徑大于9nm時(shí)，重空穴基態(tài)能隨著量子點(diǎn)半徑的增大明顯下降，而輕空穴基態(tài)能隨著量子點(diǎn)半徑增大幾乎不變，這是由于價(jià)帶的空穴受到價(jià)帶混合效應(yīng)與應(yīng)力的共同作用。當(dāng)量子點(diǎn)間相互耦合時(shí)，發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)分子空穴基態(tài)能、躍遷能、電子基態(tài)能隨著量子點(diǎn)數(shù)的增大而減小，但六量子點(diǎn)分子的電子基態(tài)能大于五量子點(diǎn)的，這是由于電子基態(tài)能受到量子點(diǎn)分子中量子點(diǎn)排列位置的影響。當(dāng)

3、GaxIn1-xAs材料Ga含量增大時(shí)，發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)分子的電子基態(tài)能、空穴基態(tài)能隨Ga含量的增大而減小，躍遷能卻隨Ga含量的增大而增大；這是因?yàn)殡娮雍涂昭ǖ膭?shì)壘高度隨著Ga含量的增大而減小，電子和空穴的基態(tài)能隨著Ga含量的增大緩慢減小，帶隙隨著Ga含量的增大明顯增大，所以最后得到的躍遷能還是隨Ga含量的增大而增大；原本帶隙與Ga含量的函數(shù)是包含二次關(guān)系，在加上電子、空穴基態(tài)能隨Ga含量變化影響后，我們得到的躍遷能與Ga含量幾乎成正比關(guān)系。

4、綜上可知躍遷能與量子點(diǎn)半徑、量子點(diǎn)數(shù)、Ga含量的變化關(guān)系，所以可以通過調(diào)節(jié)量子點(diǎn)半徑、量子點(diǎn)數(shù)、Ga含量來(lái)得到同一躍遷能，這在新物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和物理性質(zhì)的探究中具有指導(dǎo)作用，在量子點(diǎn)器件制備中具有潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　 另外，我們采用與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致的結(jié)構(gòu)參量計(jì)算了一個(gè)量子點(diǎn)和兩個(gè)量子點(diǎn)的吸收能級(jí)峰，對(duì)于一個(gè)量子點(diǎn)，量子點(diǎn)的半徑為12nm，電子和重(輕)空穴的躍遷在發(fā)光峰值處Ga的含量數(shù)值都為0.610；對(duì)于兩個(gè)量子點(diǎn)，量子點(diǎn)半徑為