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对称耦合量子点中类氢杂质态的性质研究

作　者: 常青
导　师: 危书义；夏从新
学　校: 河南师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 多量子点 内建电场 类氢杂质态
分类号: O471.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


近年来,宽禁带半导体异质结材料由于其在光电子器件方面的显著应用,已经引起了人们的广泛关注。本论文在有效质量近似的理论框架下,采用变分法研究了纤锌矿对称ZnO/MgZnO应变耦合量子点和闪锌矿对称InGaN/GaN多量子点中类氢施主杂质态的性质。本文首先简要介绍了半导体材料以及量子点的相关知识,同时也展现了ZnO基和GaN基量子点中类氢杂质态的研究现状。紧接着介绍了II-VI族和III-V族化合物,特别讨论的是ZnO基和GaN基化合物的有关性质。在此也较为详细的分析了纤锌矿结构材料中存在的应变和极化现象,以及由自发极化和压电极化所引起的强内建电场。随后给出了纤锌矿对称ZnO/MgZnO应变耦合量子点和闪锌矿对称InGaN/GaN多量子点中的杂质态理论模型。最后列出了论文中具体的数值计算结果,并且分析了相关的物理原因。数值计算结果表明,在纤锌矿对称ZnO/MgZnO应变耦合量子点中强内建电场的作用下电子波函数围绕量子点中心有一个分对称的分布。此外强内建电场也造成当杂质位于左量子点时相应的施主束缚能比较大。并且在左量子点的中心位置施主束缚能会得到一个最大值。当杂质位于中间垒层和右量子点中时,施主束缚能会随着中间垒层宽度的增加而减小。但是当中间垒层宽度增加到一定程度,施主束缚能随着中间垒层宽度的增加变化不再明显。对于任意杂质位置,施主束缚能都会随着量子点半径的增加而减小。特别地,在镁含量大于0.1的情况下,当杂质位于左量子点的右边界时施主束缚能随着镁含量的增加几乎不发生变化。对于闪锌矿对称InGaN/GaN多量子点的研究发现当杂质位于量子点的中心位置时,施主束缚能取得最大值。大量的数值结果表明当杂质位于中间量子点的中心位置时,施主束缚能会随着中间垒层宽度的增加而有一个最小值。但是当中间垒层宽度比较大的时候,施主束缚能会变得对垒层宽度的增加没有明显的变化。另外研究也发现当杂质位于量子点的中心位置时,施主束缚能会随着量子点高的增加而有一个最大值。此外,研究也发现当杂质位于中间垒层的中心位置时,施主束缚能随着In含量的增加几乎不变化。在研究中还发现,对于杂质位于中间垒层中心位置的情况下,施主束缚能随着半径的增加而减小。

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 半导体物理学 > 半导体理论 > 半导体量子理论
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