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半导体核壳结构纳米线(CSNW)是下一代光电器件的重要候选元件,载流子势垒隧穿作为一种量子输运方式,对该纳米线性能有重要影响.直到目前,对核壳结构纳米线径向隧穿性质的理论研究多以圆柱型纳米线为模型,而实验制备的纳米线截面常呈多边形的棱柱,因其具有各项异性的径向势垒分布而影响隧穿性质,讨论截面形状对隧穿的影响在纳米线器件相关应用中有着理论和实践意义.本文采用有效质量近似,给出棱柱型纳米线隧穿特性的一般理论方法,并以六棱柱型氮化物双势垒结构纳米线为例进行计算与分析.首先,在柱坐标下联合转移矩阵法和龙格库塔法求解哈密顿方程,获得给定入射能量电子的径向波函数及透射概率;然后,根据透射概率的峰值位置分析电子的径向共振态,讨论电子隧穿系数的各向异性及其对势垒高度、尺寸和位置等参数的依赖关系;进一步,采用Ando等提出的隧穿电流模型,根据各能态电子的费米分布和透射概率获得全部可能入射能量下电子贡献的总径向隧穿电流密度,及其随外加电压的变化关系;最后,通过对比几种典型棱柱型纳米线中隧穿电流电压特性,分析截面各向异性对纳米线隧穿特性的影响.对六棱柱型氮化物纳米线的计算显示:1.棱柱型纳米线中载流子沿径向的隧穿透射概率具有与径向势垒对称性相同的各向异性.势垒的各向异性使棱柱型纳米线中的载流子隧穿不同于圆柱型纳米线,其共振隧穿并非发生于某单一能级,而是共振能带.2.在等厚的双势垒CSNW(垂直于界面方向)中,当各层厚度随极角变化而增大时,径向透射概率因势垒增厚而减小,且共振能级因势阱变宽而降低且共振峰数目增加;在某一径向,透射系数随各层组分和尺寸的变化规律与圆柱型纳米线一致.3.在不等厚的双势垒CSNW(垂直于界面方向)中,电子的径向透射系数较等厚双势垒结构更小,共振能级下降速度也更快,电子更难隧穿过势垒.对比截面形状为三角形、四边形、六边形和圆形纳米线的隧穿电流特性发现:1.电子沿截面内的隧穿概率具有与截面相同的对称性.2.截面对称性降低,隧穿共振能带则增宽.3.沿垂直于界面的势垒分布相同时,截面对称性降低使隧穿电流-电压特性曲线中电流峰数目更多,第一个峰位置右移,最大电流密度减小.