氮化物半导体量子点中的束缚极化子、激子及应变效应.pdf

《氮化物半导体量子点中的束缚极化子、激子及应变效应.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、分类号UDC论文题目学校代码：10126密级编号——学院：学号：研究生：指导教师：专业：研究方向：208460322011年5月23日原创性声明／一煳卿本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果．除本文已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得内苤直太堂及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料．与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意．学&论文作者签名：磕指导教师签名：蜮R期：函m上丑同期：趁盟哔在学期间研究成果使用承诺书本学位论文作

2、者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文．为保护学院和导师的知识产权，作者在学期问取得的研究成果属于内蒙占大学．作者今后使用涉及在学期问主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意：若用于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表．学位论文作者签名：妞指导教师签名：蜮同期：丕1(。．』．2三日期：丝!!：』：互：／氮化物半导体量子点中的

3、束缚极化子、激子及应变效应摘要本文针对以AIN、GaN和InN为代表的III—V族氮化物半导体材料在发光方面以及低维结构中所体现出来的极化效应以及单轴异性等其他特性，首先在有效质量近似下利用变分法研究有无外电场时纤锌矿GaN／AIxGal．xN椭球形量子点中的束缚极化子问题．考虑到纤锌矿材料中的各向异性，声子模采用了体声子近似下的类横光学(TO)声子和类纵光学(Lo)声子模．其次，分别研究压力下应变纤锌矿柱形量子点和应变闪锌矿椭球形量子点中的激子态．最后，进一步研究椭球形量子点中的束缚激子态．、数值计算结果表明，纤锌矿结构中的类TO声子对结合

4、能表现为正贡献而类LO声子表现为负贡献，且类LO声子的贡献起主导作用，总声子的影响使得杂质态的结合能明显降低．此外，还发现杂质和声子问的相互作用强于电子和声子间的相互作用．当施加外电场后，电场明显地引起束缚极化子能量的移动并且降低声子对于结合能的影响，而且电场的影响对于较大尺寸的量子点而言更为明显．最后，我们还发现声子的影响对于量子点形状以及纤锌矿结构中异性效应的依赖较强．‘．其次，通过对压力下应变纤锌矿柱形量子点和应变闪锌矿椭球形量子点中⋯．。-，7激子态问题的研究，我们发现当量子点长度较小时应变效应略微升高激子态的结合能，但随着量子点长度

5、的不断增加，由于纤锌矿结构具有压电极化和白发极化，应变效应则较大幅度地降低激子态的结合能．对于应变闪锌矿椭球形量子点，由于没有内建电场的影响致使应变效应总是略微升高激子态的结合能．此外，无论量子点形状如何，考虑流体静压力后结合能随着压力的增加而增加，而且压力对于较小尺寸量子点下激子态结合能的影响更为明显．最后，我们通过对椭球形量子点中施主型束缚激子的研究发现，此三体系统的稳定性不仅取决于电子和空穴对的质量比，而且其最佳稳定状态还与量子点的尺寸有关．计算结果表明临界电子空穴质量比醌介于O．1和0．2之间，此外，随着量子点形状对称性的降低束缚激子

6、态的最佳稳定状态逐渐向大尺寸量子点方向移动．关键词：束缚极化子；激子；束缚激子；单轴异性；斯塔克能移；流体静压力；应变效应；氮化物半导体；量子点7ⅡBOUNDPOLARON，EXCITONANDSTRAINEFFECTSINNITRIDESEMICoNDUCToRQUANTUMDOTSABSTRACTForthegroupIII—VnitridesemiconductorsrepresentedbyA1N，GaNandInNshowthepolarizationeffects，uniaxialanisotropyandotherspecial

7、characteristicinlight—emittingaspectandlow—dimensionalstructures，theboundpolaronproblemwithandwithoutelectricfieldinwurtziteGaN／AIxGal．xNellipsoidalquantumdots(QDs)isstudiedfirstlyinthisthesisbyusingvariationalmethodintheframeworkofeffectivemassapproximation．Consideringthea

8、nisotropyeffectsinawurtzites仃uctIlre，thetransverseoptical—like(TO—like)andlongitud