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随着社会和科技的不断发展,人们对信息服务的要求越来越高,社会生活对信息的依赖性不断加强。智能光网络、光纤到户、密集波分复用等光信息技术的有着广阔的应用前景,而随着技术的不断进步,相信在不远的将来光通信将变得更加高速,智能、可靠和普及。 光通信中的一个重要的组成部分为半导体激光器,而量子阱激光器以其优越的性能,吸引人们的主要。这其中,以InGaAsP为基础材料的量子阱结构在1.55μm与1.3μm激光器中有着广泛应用。采用InGaAsP/InP材料体系制作的1.3μm和1.55μm波长的半导体激光器经过多年的发展,技术上已相当成熟,但此材料体系的激光器的温度特性较差仍是一个多年未解决的问题。本文主要研究InGaAsP为基础材料的量子阱结构,进行模拟研究分析。为后续的研究工作奠定基础。下面是论文的主要工作。 由量子阱基本理论出发,介绍了四元组分材料的相关背景。针对InGaAsP材料系统建立对应的量子阱模型,之后介绍了计算量子阱的相关理论。推导分析了导带电子与价带空穴的波包函数模型,对薛定谔方程的解析解和自洽模型进行了分析。利用有限差分法对薛定谔方程以及自治过程进行的详细的推导,并进行相关文献的理论验证,证明了理论模型与数值求解的可行性。 首先计算了在不考虑掺杂影响下的量子阱结构参数对量子阱中能级的影响。分别计算了对称阱中阱宽,势垒组分影响,以及阶梯阱中阱宽影响。量子阱宽度会量子阱阱宽增大,势垒((InP)1-y(In0.53Ga0.47As)y)中y值的增大都会使得量子阱中电子基态能级与重空穴基态能级的跃迁能级减小,跃迁波长增大。阶梯阱阱宽增大会使得电子基态能级降低,重空穴基态能级升高。相比于对称阱结构,阶梯阱会放大阱宽对量子阱中次能级影响。 之后计算了在掺杂后量子阱中的能带变化,以及能级变化,并与非掺杂情况相对比,二者存在一定差异。n型掺杂会使得量子阱能带整体向上弯曲,并改变量子阱中能级的位置。