纖鋅礦GaN-ZnO量子阱中界面聲子及電聲相互作用.pdf

1、近年來,寬禁帶纖鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體如ZnO、GaN、AlN及其合金等在微電子和光電子器件中的廣泛應(yīng)用,已成為半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的研究熱點,其中一個十分重要的課題就是這些材料所構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)中的光學(xué)聲子模及其電聲相互作用。由于光學(xué)聲子模對纖鋅礦量子阱的物理性質(zhì)有重要的影響,因此研究纖鋅礦GaN/ZnO量子阱中的光學(xué)聲子模性質(zhì)具有十分重要的物理意義。 第二章的工作：根據(jù)介電連續(xù)模型和單軸晶體模型,運(yùn)用傳遞矩陣的方法研究了纖鋅礦量子阱中的界面聲

2、子,并且計算和討論了纖鋅礦GaN/ZnO單量子阱和耦合量子阱中的界面聲子的色散關(guān)系。計算結(jié)果表明纖鋅礦結(jié)構(gòu)的材料中界面光學(xué)聲子呈現(xiàn)出獨有的特點：纖鋅礦晶體的各向異性對界面聲子模有大的影響,界面聲子模出現(xiàn)在兩個能量區(qū)域中,分別是：[ω⊥,TZnO,ωz,TGaN]和[ω⊥,LZnO,ωz,LGaN];界面聲子隨波數(shù)q⊥上的減小色散越發(fā)明顯、隨波數(shù)q⊥增大分別趨近于54.32meV和86.56meV兩個定值：有一個十分特殊的現(xiàn)象：當(dāng)波數(shù)q⊥

3、值非常小時,出現(xiàn)界面聲子的色散消失現(xiàn)象。消失部分將穿越界面聲子的能量區(qū)域轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)受限聲子或半空間聲子,這是由于纖鋅礦GaN/ZnO量子阱中存在著能量重疊區(qū)域。 第三章的工作：在第二章工作的基礎(chǔ)上,我們推導(dǎo)出界面聲子的P-極化二維本征模矢量→π(q⊥,z)正交關(guān)系和電聲相互作用的哈密頓。對纖鋅礦結(jié)構(gòu)單量子阱GaN/ZnO/GaN和耦合量子阱ZnO/GaN/ZnO/GaN/ZnO的電聲耦合強(qiáng)度進(jìn)行了計算和討論。結(jié)果表明：單量子阱中四

4、支界面聲子或耦合量子阱中的八支界面聲子都與電子發(fā)生相互作用,但發(fā)生的電聲相互作用效果是不同的。對于一個給定的界面聲子模與電子相互作用的耦合強(qiáng)度關(guān)于量子阱中心有固定的對稱性；電子與界面聲子的耦合強(qiáng)度的峰值主要位于量子阱的界面位置。由于低頻界面聲子的耦合強(qiáng)度大于高頻界面聲子,因此低頻界面聲子的電聲相互作用大于高頻界面聲子的,這個結(jié)論不同于在纖鋅礦GaN/AlN納米線結(jié)構(gòu)中,高頻聲子對電聲相互作用的貢獻(xiàn)大于低頻聲子。電聲相互作用中長波界面聲子