AlyGa1-yN/AlxGa1-xN三角量子阱中流体静压力对类氢杂质态能量和结合能的影响

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纤锌矿氮化物(GaN,AlN和AlxGa1-xN)是一种重要的宽禁带半导体,具有良好的化学稳定性和热稳定性,被认为是最有前途的纳米电子和光电材料之一。GaN基量子阱材料已经应用于激光二极管、发光二极管、光电管、紫外光电探测器和其他器件。本文采用变分法研究了流体静压力对纤锌矿AlyGa1-yN/Alx Ga1-xN三角量子阱和GaN/AlxGa1-xN方量子阱中类氢杂质态能量和结合能的影响。给出了类氢杂质态基态能量和结合能、激发态(2P?)结合能以及跃迁能量随流体静压力p、阱宽d、组分x以及结合能随杂质中心位置z0的变化关系。数值计算中考虑了系统参数的各向异性,以及电子有效质量、介电常数、带隙对压力和坐标的依赖性。在给定阱宽d的AlyGa1-yN/Al0.3Ga0.7N三角量子阱和GaN/Al0.3Ga10.7N方量子阱中,随着流体静压力p的增大,类氢杂质态结合能(基态和激发态)及跃迁能量增大,而基态能量减小。当给定阱宽和压力情况下,在AlyGa1-yN/AlxGa1-xN三角量子阱和GaN/AlxGa1-xN方量子阱中,类氢杂质态基态能量和结合能、激发态结合能及跃迁能量随组分x增加而增大。当给定压力和组分时,在AlyGa1-yN/Al0.3Ga0.7N三角量子阱和GaN/Al0.3Ga10.7N方量子阱中,类氢杂质态能量和结合能、激发态结合能及跃迁能量随阱宽d的增大而减小,阱宽较小时,减小程度较快,阱宽较大时,减小程度比较缓慢。给定压力(8GPa)和组分(0.3)时,在三角阱中杂质态结合能随杂质中心z0的增加而迅速减小,而在方阱中结合能随z0的增加而缓慢减小。三角量子阱中,类氢杂质态结合能与基态能量随压力p、组分x和阱宽d的变化规律与方量子阱中相应规律基本相似,但量值上有所不同,三角量子阱中类氢杂质态能量与结合能均大于方量子阱中相应值。
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