【摘 要】
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本文构造了一种可在实验上实现的闪锌矿AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs耦合双抛物量子阱结构,重点考虑非对称情况,首先,利用有限差分法求解Schr(o)dinger方程,获得体系的电子态.进一步,采
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本文构造了一种可在实验上实现的闪锌矿AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs耦合双抛物量子阱结构,重点考虑非对称情况,首先,利用有限差分法求解Schr(o)dinger方程,获得体系的电子态.进一步,采用密度矩阵理论求得电子在室温下三个子带间跃迁的光吸收系数及折射率变化,讨论其尺寸和三元混晶效应,并将对称与非对称抛物阱结构所得结果与方阱情形进行了对比. 首先,简要介绍半导体量子阱相关研究进展,重点阐述耦合双量子阱电子子带间光吸收及折射率变化的研究历史和现状,并对相关问题在理论上的成果和存在的不足作了详细介绍.指出双抛物量子阱结构对电子子带间光吸收及折射率的调制作用. 进而,从理论上详细地讨论该结构的阱宽、中间垒厚、组分、光强、弛豫时间及外加电场的变化对电子子带间光吸收及折射率变化的影响.计算结果表明:在抛物阱中,光吸收系数和折射率的峰值位置及大小对组分调节而成的势垒高度较为敏感.同时,还可得出,外加电场的增加导致光吸收峰值减小,在电子从基态跃迁至第一激发态和第二激发态过程中,电场对光吸收谱的蓝移起着重要作用.在反对称结构中,当施加外加电场为F?15kV/cm时,电子从基态到第二激发态线性光吸收系数峰值随着中间垒厚的减小而增加,从而体现出双阱的耦合作用.此外,入射光强的大小也影响总光吸收系数及折射率变化的峰值,当入射光强足够强时,总光吸收系数的峰值由单峰劈裂成双峰,即发生通常的漂白效应.弛豫时间的大小则影响吸收峰的半宽,使其随弛豫时间的增加而减小.通过对比可知,非对称抛物量子阱的光吸收系数及折射率变化的峰值大于对称结构,在同等尺寸下,抛物量子阱中入射光子的能量可调节范围大于方阱情形.我们的计算结果可为改善和设计器件的光电性能提供理论指导.
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