论文摘要
AlxGa1-xN/GaN量子阱具有大的导带偏移、强的极化效应、大的LO声子能量和大的电子有效质量等特点。大的导带偏移有利于在AlxGa1-xN/GaN量子阱中获得短波长的子带间跃迁,其跃迁波长可达光纤通信波段,大的LO声子能量和大的电子有效质量有利于获得超快的载流子弛豫机制。因此,AlxGa1-xN/GaN量子阱的子带间跃迁在光纤通信中有着广阔的应用前景,备受国际上关注。本文利用自洽求解薛定谔方程和泊松方程的方法研究了AlxGa1-xN/GaN双量子阱中的子带间跃迁,在计算中考虑了交换关联势,并将极化场不连续作为拟合参数进行了数值计算。主要研究内容和取得的主要研究结果如下:（1）强的极化感应电场使得具有对称结构的AlxGa1-xN/GaN双量子阱的导带结构、波函数分布和电子分布变得不对称,两个量子阱之间出现一个大的电势降落,双量子阱中相应的子带对之间出现一个大的Stark shift,从而子带对之间的共振被解除,子带波函数主要分布在其中一个量子阱中。（2）研究了AlxGa1-xN/GaN双量子阱中极化场不连续和量子阱的结构参数对子带间跃迁波长和吸收系数的影响。双量子阱中第一奇序子带到第二偶序子带(1odd-2even)间跃迁的波长和吸收系数随着极化场不连续的增大而减小。1odd-2even子带间跃迁的波长随着中间耦合势垒层Al组份的增加变化不明显,而吸收系数随该层Al组份的增加先变大后变小,当Al组份为0.45时,吸收系数具有最大值。1odd-2even子带间跃迁的波长随着耦合势垒层厚度的增加而增加,而吸收系数却随着该层厚度的增加而减小。（3）研究了AlxGa1-xN/GaN双量子阱中极化场不连续和结构参数对量子阱中子带对的anticrossing gap的影响。确认极化场不连续对anticrossing gap几乎没有影响,而anticrossing gap随着中间耦合势垒层Al组份和厚度的增加而减小。当耦合势垒层厚度大于2 nm时,anticrossing gap接近为0,表明仅当该层厚度小于2 nm时,两个量子阱之间才有明显的耦合。（4）研究了AlxGa1-xN/GaN双量子阱中右边量子阱宽度对双量子阱中子带间跃迁吸收系数的影响,并以此来寻求可实现三能级或四能级的非对称双量子阱结构。确认随右边量子阱变宽,1odd-2odd子带间跃迁吸收系数变小,而1even-2odd子带间跃迁吸收系数变大。当右边量子阱宽度小于2.28 nm时,随量子阱变宽,1odd-2even子带间跃迁吸收系数变大;当右边量子阱宽度大于2.28 nm时,随量子阱变宽,该吸收系数变小。因此,随右边量子阱变宽,不同子带间跃迁吸收系数存在两个交点,当1odd-2odd和1odd-2even子带间跃迁吸收系数相交时可实现三能级系统,当1odd-2even和1even-2odd子带间跃迁的吸收系数相交时可实现四能级系统。为了降低AlxGa1-xN/GaN双量子阱材料的生长难度,提出了用AlxGa1-xN代替GaN作为右边量子阱的阱材料,可使左边量子阱中的激发态和右边量子阱中的基态发生共振,从而获得三能级系统。在以上所设计的AlxGa1-xN/GaN双量子阱中,其子带间跃迁波长可分别位于1.3μm和1.55μm附近,从而可实现工作于光通信波段的超快双色光电子器件。
论文目录
相关论文文献
- [1].Al_xGa_(1-x)As:Si中DX中心的双极化子机制及统计分析[J]. 物理学报 2010(12)
- [2].Al_xGa_(1-x)N/AlN超晶格材料特性研究[J]. 功能材料 2008(05)
- [3].长波双色Al_xGa_(1-x)As/GaAs量子阱红外探测器的研制[J]. 微纳电子技术 2009(07)
- [4].化学有序Al_xGa_(1-x)N合金的第一性原理研究(英文)[J]. 湘潭大学自然科学学报 2011(02)
- [5].Influence of strain on hydrogenic impurity states in a GaN/ Al_xGa_(1-x)N quantum dot[J]. Optoelectronics Letters 2009(02)
- [6].Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结构中二维电子气的自旋性质[J]. 微纳电子技术 2009(02)
- [7].透射式指数掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs光电阴极光学性能和量子效率仿真研究[J]. 中国科技论文 2015(16)
- [8].有限宽势垒Al_xGa_(1-x)As/GaAs三角势量子阱中施主结合能及其压力效应[J]. 内蒙古大学学报(自然科学版) 2012(03)
- [9].采用光致发光法和卢瑟福背散射法测定Al_xGa_(1-x)N薄膜中的Al元素含量及斯托克斯移动研究[J]. 计量技术 2014(11)
- [10].分数维方法研究Al_xGa_(1-x)As衬底上GaAs薄膜中极化子特性随Al浓度的变化[J]. 北京师范大学学报(自然科学版) 2014(01)
- [11].高线性度Al_xGa_(1-x)N/Al_yGa_(1-y)N/GaN高电子迁移率晶体管优化设计[J]. 物理学报 2010(02)
- [12].沉积温度对高Al含量的Al_xGa_(1-x)N薄膜的影响[J]. 无机材料学报 2010(04)
- [13].Al_xGa_(1-x)N晶体薄膜中铝含量的卢瑟福背散射精确测定[J]. 物理学报 2013(16)
- [14].纤锌矿结构混晶Al_xGa_(1-x)N中的光学声子和极化子[J]. 天津师范大学学报(自然科学版) 2013(03)
- [15].利用光致发光法测定Al_xGa_(1-x)N外延膜中的铝元素含量[J]. 激光与光电子学进展 2012(05)
- [16].精确测定Al_xGa_(1-x)N晶体薄膜中铝含量的电子探针波谱法研究[J]. 光学学报 2013(06)
- [17].背入射Al_xGa_(1-x)N64×1线列焦平面太阳光盲探测器[J]. 激光与红外 2009(02)
- [18].Al_xGa_(1-x)As材料结构与物理特性的第一性原理研究[J]. 人工晶体学报 2020(05)
- [19].体横光学声子双模性对纤锌矿Al_xGa_(1-x)N量子阱中光学声子的影响[J]. 中国科学:物理学 力学 天文学 2014(02)
- [20].高抑制比背照式Al_xGa_(1-x)N pin日盲紫外探测器研究[J]. 半导体光电 2014(02)
- [21].Al_xGa_(1-x)N日盲紫外探测器及其焦平面阵列[J]. 半导体光电 2009(01)
- [22].蓝宝石衬底上GaN/Al_xGa_(1-x)N超晶格插入层对Al_xGa_(1-x)N外延薄膜应变及缺陷密度的影响[J]. 发光学报 2008(04)
- [23].Al组分对MOCVD制备的Al_xGa_(1-x)N/AlN/GaNHEMT电学和结构性质的影响[J]. 发光学报 2013(12)
- [24].掺杂浓度和温度对δ掺杂的Al_xGa_(1-x)As/GaAs双量子阱系统电子态结构和子带间光学吸收系数的影响[J]. 南京师大学报(自然科学版) 2015(02)
- [25].三元混晶Al_xGa_(1-x)N和Rb_xK_(1-x)Cl材料的极化子能量[J]. 信息记录材料 2015(03)
- [26].Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结构中2DEG的塞曼自旋分裂[J]. 半导体技术 2008(S1)
- [27].Al_xGa_(1-x)N/GaN双量子阱的结构和掺杂浓度对子带间跃迁波长和吸收系数的影响[J]. 物理学报 2008(04)
- [28].基于MOCVD生长的高Al组分Al_xGa_(1-x)N的HRXRD研究[J]. 电子科技 2009(05)
- [29].Mg掺杂的Al_xGa_(1-x)N/GaN超晶格紫外峰的性质[J]. 发光学报 2009(06)
- [30].Al_xGa_(1-x)Sb三元混晶电子结构和光学性质的第一性原理研究[J]. 中国科技论文 2017(17)
标签：自洽计算论文; 双量子阱论文; 子带间跃迁论文; 极化场不连续论文; 中间势垒层论文; 奇序子带论文; 偶序子带论文;