gainnasgaas量子阱结构基态光跃迁的能量

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1、第２７卷第１１期半导体学报犞狅犾．２７犖狅．１１２００６年１１月犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犛犈犕犐犆犗犖犇犝犆犜犗犚犛犖狅狏．，２００６犌犪犐狀犖犃狊／犌犪犃狊量子阱结构基态光跃迁的能量杨景海１，２，１，２１１１１３杨丽丽张永军刘文彦王丹丹郎集会赵庆祥（１吉林师范大学凝聚态物理研究所，四平１３６０００）（２中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态重点实验室，长春１３００３３）（３查尔摩斯技术大学光电物理所，哥德堡犛４１２９６，瑞典）摘要：从理论和实验两个方面对犌犪犐狀犖犃狊／犌犪犃狊量子阱结构基态的光跃迁能量进

2、行研究．在理论计算过程中，分别采用电子有效质量近似法和双能级推斥模型计算了犌犪犐狀犖犃狊合金的电子空穴分立能级的能量及其带隙能，讨论了由应变引起的带隙变化量．将理论计算结果与光致发光的实验结果进行比较，两者符合得很好．并简单分析了犖的加入对犌犪犐狀犖犃狊合金带隙能产生的影响．关键词：量子阱；光跃迁能量；有效质量近似；分子束外延犘犃犆犆：７２８０犈；７８５５犈；３４１０中图分类号：犜犖２４８文献标识码：犃文章编号：０２５３４１７７（２００６）１１１９４５０５１引言２光跃迁能量的理论计算在犌犪犃狊衬底上生长的犌犪犐狀犖犃狊量

3、子阱结构犌犪犐狀犖犃狊／犌犪犃狊量子阱结构的发光主要是由为直接带隙半导体材料，在长波长（１３和１５５）束缚在量子阱中载流子的跃迁实现的，因此我们在μ犿光通信系统中具有广阔的应用前景．现已制备出发此仅计算犌犪犐狀犖犃狊量子阱中载流子的跃迁能量，射波长为１３的犌犪犐狀犖犃狊／犌犪犃狊量子阱激光其形式如下：μ犿器，有关犌犪犐狀犖犃狊／犌犪犃狊外延层和量子阱光致发光Δ犈＝犺（犮／λ狅）＝犈犵＋Δ犈犵＋犈狀＋犈犺犺（犈犾犺）［１～７］的机制研究也有相关报道，但是关于犌犪犐狀犖犃狊（１）的有效质量和带隙能等基本性质的研究还很有限．其

4、中犈为无应力犌犪犐狀犖犃狊的带隙能量；Δ犈为犵犵自犌犪犃狊和犌犪犐狀犃狊材料中引入犖，犖原子替代晶应变引起的重空穴、轻空穴带隙能量变化；犈为狀格中犃狊原子，由于犖和犃狊原子的壳层电子结构有犌犪犐狀犖犃狊导带内电子分立能级的能量；犈犺犺（犈犾犺）为［３］较大差别，使得犌犪犃狊和犌犪犐狀犃狊的带隙减小．这价带内空穴分立能级的能量，犺犺和犾犺分别表示重种带隙的明显变化是由局域犖能级的窄带和扩展空穴和轻空穴．为了计算犌犪犐狀犖犃狊量子阱的基态［８～１１］的Г导带间的耦合引起的．最近，蒙特卡罗计跃迁能量，必须对上述三种能量分别进行计算．

5、［１２］算结果表明，犖对犐狀犌犪犃狊带隙能量的影响要比２．１犌犪犐狀犖犃狊的电子和空穴的分立能级能量对犌犪犖犃狊的影响小．尽管人们采用几种先进的理论对犖在犌犪犐狀犖犃狊合金中的作用进行了很好的解采用电子有效质量近似计算犌犪犐狀犖犃狊／犌犪犃狊［８～２０］量子阱电子和空穴分立能级的能量．在犌犪犐狀犖犃狊／释，但是在有效质量近似基础上建立的简单模型，对于量子阱的结构设计、光跃迁能量及光增益的犌犪犃狊量子阱结构中，电子受到如下势的作用：估算还是很有必要的．０，狘狕狘＜犔狕／２犞（狕）＝｛（２）本文从理论和实验两个方面对犌犪犐狀犖犃狊

6、／犞０，狘狕狘＞犔狕／２犌犪犃狊量子阱的基态跃迁能量，即最低电子和空穴其中犔狕为量子阱的厚度；犞０为势垒高度，由价带子带间的光跃迁能量，进行了详细的研究．在计算中带阶决定．在本文中，犌犪犐狀犃狊／犌犪犃狊体系的价带带采用双能级推斥模型研究带隙能，充分考虑应变对阶取值为０３４，而犌犪犐狀犖犃狊／犌犪犃狊的价带带阶取带隙能量的影响，并分析犖的加入对犌犪犐狀犖犃狊合值为０２．金带隙能产生的影响．因而载流子的束缚能和波函数可以通过薛定谔国家重点基础研究发展计划资助项目（批准号：２００３犆犇３１４７０２０２）通信作者．犈犿犪犻

7、犾：犼犺狔犪狀犵＠犼犾狀狌．犲犱狌．犮狀２００６０４１８收到，２００６０６１３定稿２００６中国电子学会１９４６半导体学报第２７卷方程解出，即：算出外延层的带隙能．然而迄今为止，对于２－×［１×犳ｎ（狕）］＋犞（狕）犳（狕）犌犪犐狀犖犃狊体系的带隙能尚未建立起简单完善的关（狕）ｎ２狕犿狕系模型．虽然为了合理地描述相关物理学理论需要［１５］＝犈ｎ犳ｎ（狕）（３）精密的计算，但仍然可以采用双能级推斥模型来利用波函数的连续性边界条件，可得到犈的本征定量地解释犖含量对带隙能的影响［９，１２，２２～２４］狀．因值方程

8、：此，我们采用双能级推斥模型研究犖对犌犪犐狀犖犃狊２２２犔狕犿狑犔狕２犿狑犞０犔狕（４）合金带隙能的影响．（犽２）＋（犪２）＝２（２）槡犿犫根据双能级推斥模型，带隙能犈可表示为：犵其中犽＝２犿／；犪＝２犿（犞）／，对２２］槡狑犈狕槡犫０－犈狕犈犵＝０．５［（犈犖＋犈犆）