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在近几十年里,以宽带隙Ⅲ-Ⅴ族氮化物InxGa1-xN、GaN为基的半导体异质结由于其在光学、光电子学领域的广泛应用而受到了人们的普遍关注,如高亮度蓝/绿发光二极管(LEDs)和激光二极管(LDs)。对Ⅲ-Ⅴ族氮化物的研究、开发和利用已成为许多研究人员的关注对象。我们是在有效质量近似下,用变分法研究了束缚在InxGa1-xN/GaN、GaN/AlxGa1-xN圆柱型应变单量子点中的激子态和发光性质。
本文第一章介绍了量子点在近几十年的研究进展。第二章概括描述了Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体及其三元合金的结构和基本性质。第三章介绍了计算Ⅲ-Ⅴ族氮化物量子点InxGa1-xN/GaN、GaN/AlxGa1-xN激子态的理论模型。在有效质量近似下,利用变分法研究了束缚于对称InxGa1-xN/GaN、GaN/AlxGa1-xN圆柱型应变单量子点中的激子的结合能、发光波长和振子强度。在研究的过程中,既考虑了量子点对电子和空穴的三维空间受限,又考虑了由自发极化和压电极化所引起的内建电场效应。第四章给出了计算结果,首先对于选择不同的试探波函数计算出来的InxGa1-xN/GaN单量子点中的激子跃迁能进行了比较,找到了更合适、更精确的波函数,在采用这个波函数的基础上,我们研究了激子的发光性质和量子点结构参数的关系,并得到了一些结果:由自发极化和压电极化引起的非常强的内建电场对量子点的发光性质有重要的影响,另外,量子点高度L的变化对量子点发光性质的影响要比量子点半径R的变化对量子点发光性质的影响更明显。因此,在研究量子点的发光性质时必须考虑由自发极化和压电极化所产生的强的内建电场的影响,还要重视由量子点高度的变化所引起的变化。第五章给出了计算的主要结论。