有外电场时GaAs/AlGaAs多量子阱中电子子带间跃迁光吸收
发布时间：2021-01-30 04:11
多量子阱（MQWs）结构由于具有良好的电子跃迁光吸收特性被广泛应用于红外激光和探测设备.构成长波MQWs结构的GaAs不仅具有III–V族半导体高电子输运性能和高迁移率等优点,还可制备性质稳定的GaAs/AlxGa1-xAs异质结而成为MQWs的首选材料之一.近年来,针对MQWs中电子子带跃迁光吸收尺寸和三元混晶效应的研究已有较多的积累,然而,有关外加电场对该性质调制作用的工作尚显不足.首先,基于有效质量近似,考虑外加侧向电场（LEF）对GaAs/AlxGa1-xAs MQWs的作用,采用有限差分法自洽求解导带中电子的Schr?dinger方程和Poisson方程,获得其基态、第一激发态能级和相应的波函数.进而,利用密度矩阵法求解一阶线性、三阶非线性电子子带间跃迁光吸收系数（IOACs）和折射率变化（RICs）.其次,用Fermi黄金定则讨论尺寸、三元混晶效应、掺杂浓度ND、温度T和入射光强I对IOACs和RICs的影响.结果表明,当固定LEF时,IOACs峰值位置随着Al组分...
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：35 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
处于30kV/cm电场中MQWs的简化模型：3周期GaAs/AlxGa1-xAs，包含：基态(虚线)、第一激发态(点线)、第二激发态(虚点线)和位于基态及第一激发态之间的Fermi能级(在基态和第一激发态之间的虚点点线).阱、边垒和中间垒的宽度分别为Lw、Lb和Lb0，带阶由ΔEg表示，阱中箭头指示电子的跃迁.Fig.2.1AsimplifiedschematicofMQWswiththreeperiodicAlxGa1-xAs/GaAscontainingthegroundstates(dashedlines),firstexcitedstates(dottedlines),secondexcitedstat
9.1 LEF =0 kV/cm，Al 组分 x =0.26，ND=0 cm-3时，量子阱结构中 Lb0=Lb=6 nm 和 Lw=4 nm 时，阱、(b)双、(c)3、(d)4、(e)5 量子阱和(f)MQWs 结构中导带(实线)电子的基态(点虚线)、第一激发第二激发态波函数(点线)对 z 的依赖关系.3.1 Electronic wave functions at the ground states (dash-dotted curves), first excited states (dashed csecond excited states (dotted curves) in conduction bands (full lines) of (a) a single quantum well, (b) d, (d) 4, (e) 5 quantum wells and (f) MQWs as a function of z in a 0 kV/cm LEF at x =0.26, ND=0 cm-3Lb=6 nm and Lw=4 nm of each quantum well structure are the same, respectively.另一种情形, 固定 MQWs 结构总宽度为 30 nm，在 LEF =0 kV/cm、x =0.26 且没有掺下，若增加 Nqw, 则 Lb0、Lb和 Lw均发生变化，如图 3.2 所示. 由图 3.2(a)可以看出，电子波函数近似地分布在阱区. 随着量子阱数的增加，则 Lb0、Lb和 Lw同时减小间耦合增强，电子隧穿也增加. 基态、第二激发态波函数呈现明显的对称性，第一
内蒙古大学硕士学位论文呈现明显的非对称性. 由图 3.2 (b)-(e)可看出随着 Nqw的增加电子波函数在阱、垒中变过程. 当 Nqw非常大时，此时 Lb则非常小，边垒对量子阱中电子的束缚作用很弱QWs 中电子波函数的整体形状与图 3.2(f)非常相似，合理预期当阱数持续增加时，数的分布与阱宽为 30 nm 的有限深势阱类似. 且通过计算可得，随着 Nqw的增加，远离导带底，基态与第一激发态的能级差呈非线性变化趋势，相对单量子阱情形 升高，低激发态粒子占据数增加，这与 Solaimani 等探讨 Nqw对导带电子波函数影相符[75].
【参考文献】：
期刊论文
[1]外电场作用下球形量子点的光学性质[J]. 韩军,闫祖威,石磊. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2016(02)
[2]基于InGaAs／InP多量子阱的全光偏振开关的研究[J]. 李安,王涛. 光学与光电技术. 2006(03)
本文编号：3008213
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：35 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
处于30kV/cm电场中MQWs的简化模型：3周期GaAs/AlxGa1-xAs，包含：基态(虚线)、第一激发态(点线)、第二激发态(虚点线)和位于基态及第一激发态之间的Fermi能级(在基态和第一激发态之间的虚点点线).阱、边垒和中间垒的宽度分别为Lw、Lb和Lb0，带阶由ΔEg表示，阱中箭头指示电子的跃迁.Fig.2.1AsimplifiedschematicofMQWswiththreeperiodicAlxGa1-xAs/GaAscontainingthegroundstates(dashedlines),firstexcitedstates(dottedlines),secondexcitedstat
9.1 LEF =0 kV/cm，Al 组分 x =0.26，ND=0 cm-3时，量子阱结构中 Lb0=Lb=6 nm 和 Lw=4 nm 时，阱、(b)双、(c)3、(d)4、(e)5 量子阱和(f)MQWs 结构中导带(实线)电子的基态(点虚线)、第一激发第二激发态波函数(点线)对 z 的依赖关系.3.1 Electronic wave functions at the ground states (dash-dotted curves), first excited states (dashed csecond excited states (dotted curves) in conduction bands (full lines) of (a) a single quantum well, (b) d, (d) 4, (e) 5 quantum wells and (f) MQWs as a function of z in a 0 kV/cm LEF at x =0.26, ND=0 cm-3Lb=6 nm and Lw=4 nm of each quantum well structure are the same, respectively.另一种情形, 固定 MQWs 结构总宽度为 30 nm，在 LEF =0 kV/cm、x =0.26 且没有掺下，若增加 Nqw, 则 Lb0、Lb和 Lw均发生变化，如图 3.2 所示. 由图 3.2(a)可以看出，电子波函数近似地分布在阱区. 随着量子阱数的增加，则 Lb0、Lb和 Lw同时减小间耦合增强，电子隧穿也增加. 基态、第二激发态波函数呈现明显的对称性，第一
内蒙古大学硕士学位论文呈现明显的非对称性. 由图 3.2 (b)-(e)可看出随着 Nqw的增加电子波函数在阱、垒中变过程. 当 Nqw非常大时，此时 Lb则非常小，边垒对量子阱中电子的束缚作用很弱QWs 中电子波函数的整体形状与图 3.2(f)非常相似，合理预期当阱数持续增加时，数的分布与阱宽为 30 nm 的有限深势阱类似. 且通过计算可得，随着 Nqw的增加，远离导带底，基态与第一激发态的能级差呈非线性变化趋势，相对单量子阱情形 升高，低激发态粒子占据数增加，这与 Solaimani 等探讨 Nqw对导带电子波函数影相符[75].
【参考文献】：
期刊论文
[1]外电场作用下球形量子点的光学性质[J]. 韩军,闫祖威,石磊. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2016(02)
[2]基于InGaAs／InP多量子阱的全光偏振开关的研究[J]. 李安,王涛. 光学与光电技术. 2006(03)
本文编号：3008213
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