量子阱和量子点体系中载流子动力学

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1、摘要低维半导体材料(量子阱和量子点)的制各和性质研究，是当前国际上最酊沿的研究课题之一。目前，量子阱材料的制备和器件应用已经趋于成熟；而量子点材料由于其对电子的三维限制，导致了电子态密度呈6函数分布，有可能实现性能更加优异的光电器件。作为激光器的有源区，不论量子阱材料还是量子点材料，人们都希望其发光效率具有较高的温度稳定性，从而实现常温下高效的激光器件。因此，关于量子阱和量子点材料的光致发光光谱的温度依赖性研究，在理论上和实验上都引起了人们的广泛关注。本论文分别模拟了量子阱和量子点结构中载流子的动力学过程，获得了其光致发光光谱的温度依赖性曲线，并对模拟结果作了进一步的详细分析。l，运用耦合

2、多量子阱模型，分别模拟了单量子阱和非对称双量子阱的光致发光光谱的温度依赖性。结果表明：随着温度的升高，载流子在不同量子阱之间发生转移。此外，进一步研究了非对称双量子阱结构中两阱的光致发光强度比的温度依赖性，研究发现：双量子阱中两阱的光致发光强度比的峰值温度主要由深量子阱(激活能较大)的激活能决定，而且随着深量子阱激活能的增大而升高：两阱的光致发光强度比的峰值大小，主要取决于两阱激活能的相对值，而且与之成指数关系。2．运用稳态速率方程模型，模拟了单模自组织量子点的光致发光光谱的温度依赖性。结果表明；1)当温度达到一定的值时，光致发光光谱的积分强度发生热淬灭；2)光致发光光谱的峰值能量位置的温

3、度特性曲线呈“Z”字形；3)当温度低于一定值(<100K)时，光致发光光谱的半高宽随温度的升高而减小；当达到最小值后，随着温度的进一步升高，谱线半高宽逐渐增大，最后基本恢复低温下的值；此外，通过跟踪三组不同能量的量子点的光致发光强度随温度的变化，得出随着温度升高不同量子点之间存在载流子的转移。关键字：量子阱，量子点，载流子动力学，热激发，热逃逸，再俘获AbstractThegrowthandcharacterizationoflow—dimensionalsemiconductorstructures(quantumwells(QWs)andquantumdots(QDs))isoneof

4、thefrontiersofsemiconductormateria／sscience．Sofar,thegrowthandexploitadonofQWshasgrownup．Inrecentyears，self-organizedquantumdotshavebecomeanotherpromisingmaterial．ThedensityofstateofelectroninQDsis5-ftmction—likebecauseoftheconstraintinthree—dimensional．Maybeitwillinducetotherealizationofphotonicd

5、eviceswimdevelopedperformance．Astheactiveregionofsemiconductorlasers，eitherQWsorQDs，thetemperaturestabilityofthephotoluminescenceefficiencyisessentiallyimportantfortherealizationofroom-temperatureeffectivephotonicdevices．Consequently,muchinteresthasbeenattractedtothetemperaturedependenceofthephoto

6、luminescenceofQWsandQDsboththeoreticallyandexperimentally．Inthisthesis，thecarrierdynamicsinQWsandQDsissimulatedrespectively．Weachievethetemperaturedependencecurvesoft．hephotolttminescenceofQWsandQDs，andanalyzethesimulatingresultsindetail．1．Byusingthecouplingmultiple-quantum-wellmodel，wesimulatedth

7、etemperaturedependenceofthephotoluminescenceofsinglequantumwellandanasymmetricdouble—quantum-well，respectively．Itisshownthatcarrierstransferbetweenthedifferentquantumwellswithtemperatureincreasing．Moreover,thetem