论文摘要
近三十年来,半导体量子阱和量子线中的激子态引起人们很大兴趣。在垂直于量子阱平面的方向加电场可以显著地改变半导体量子阱结构的光学性质(如吸收,反射,光致发光等),这种效应被称为量子约束斯塔克效应,在过去二十年中已经得到了充分的研究并应用到光学转换器和调制器上。 近来,电场作用下量子阱和量子线中的激子态的研究引起了人们的很大关注。他们在有效质量近似下用变分法计算了外加电场下量子阱和量子线中激子的束缚能。前人在研究时许多人引入了Airy函数,通过求解Airy函数组成的超越方程得到体系的能量本征值。可是求解由Airy函数组成的超越方程以期得到体系的能量本征值是比较复杂的。 本文采用变分法研究了外加电场下无限深方形量子线中重空穴激子的束缚能,我们用平面波展开的方法求解在电场作用下无限深方形量子线中电子和空穴的基态能和基态波函数及低激发态的能量和波函数,并用所得到的波函数进一步计算激子的基态及低激发态的束缚能,最后计算了激子的Stark能移。 经过计算我们得到如下结论: (1)外电场下,电子和空穴的基态能量降低,但激发态的能量要升高。 (2)对于基态激子,当阱宽不变时电场强度越大,激子的基态结合能就越小;在相同的电场强度下阱的宽度越大,电场引起结合能的变化就越大;基态的Stark能移表现为红移。 (3)加电场后,激子的第一第二激发态能级分别分裂成两支,其中一支结合能随电场的增大而减小,另一只结合能随电场的增大而增大;第三激发态不发生分裂,它的结合能随电场的增大而增大。
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