论文部分内容阅读
宽带隙GaN基半导体材料系的发光波长覆盖了从深紫外到中红外整个光谱,使其具有比目前为止其它半导体材料更大的发展潜力和更广阔的应用前景。例如,GaN基半导体材料在短波长UV激光器和UV探测器的应用方面取得了长足的进展;另外,随着全球能源形势的日趋严峻,具有节能、环保、低成本和长寿命等许多潜在优点的GaN基半导体白光LED被公认为下一代最理想的照明光源;再者,GaN正在被用于生产蓝色LED,从而帮助下一代蓝光DVD进入市场。直接带隙四元系InAlGaN多量子阱(MQW)材料比GaN或GaN基三元化合物具有更多可以调节的参数和更宽的发光光谱。到目前,国内外对InAlGaN MQW材料的研究大多数是在实验阶段。本论文首次对直接带隙InAlGaN多量子阱材料电子学特性进行全面和彻底的理论分析,并通过编程仿真与已发表相关论文的结果进行比较,验证了数值程序的正确性。本论文的主要内容包括如下几个方面:1.闪锌矿(立方相)和纤锌矿(六方相)结构二元系Ⅲ-Ⅴ族氮化物(InN,AlN和GaN)材料电子学特性参数的研究与确定。根据目前的实验结果和理论计算程序对电子学特性参数进行归纳,选择和整理,确定相关二元系材料的电子学特性参数。2.闪锌矿和纤锌矿结构InAlGaN四元系电子学特性参数的研究与确定。根据已确定二元系材料的弯曲参数,应用Vigard定理结合已有实验结果确定出三元和四元Ⅲ-Ⅴ族氮化物材料的参数。据此建立InAlGaN材料系电子学特性参数的数据库和子程序集。3.纤锌矿结构半导体量子阱材料电子学特性的一般理论研究。内容包括纤锌矿结构的k·p理论,导带电子和价带空穴的量子力学波函数以及相应能带结构的理论分析,应变效应等。4.闪锌矿结构半导体量子阱材料电子学特性的一般理论研究。5.编程计算纤锌矿和闪锌矿InAlGaN应变MQW结构中量子力学波函数以及相应能带结构,并与已发表论文的结果进行分析比较。