论文部分内容阅读
随着低维半导体材料制备技术的发展,人们已经可以生长出各种不同形状的低维半导体结构。阶梯量子阱(Stepped Quantum Well,SQW)作为一种重要的低维半导体结构,具有诸多独特的物理性质,在以半导体光放大器为代表的光通信器件中多有用到。In GaAsP/InP材料由于其物理特性优良,在光通信领域中有重要应用。载流子的散射是半导体材料的固有属性,它会影响半导体器件的工作性能,因此载流子散射率研究对光通信器件性能及通信质量的改善具有积极意义。本文在有效质量包络函数近似下,利用打靶法和费米黄金法则对电子在In1-xGaxAsyP1-y/InP SQW中的散射率和平均散射率进行了研究,主要内容如下:1.简单介绍了量子阱(Quantum Well,QW)和SQW的相关概念和性质,概括了InGaAsP/InP材料的物理特性、应用以及载流子的散射原理。2.研究了In1-xGaxAsyP1-y/InP SQW中单个及多个电子通过发射纵向光学(LO)声子从第一激发态子带到基态子带的散射率和平均散射率。研究结果表明,当电子初态能与电子基态能的能量差大于LO声子能量时,散射率随电子初态能的增大而降低;当电子初态能与电子基态能的能量差小于LO声子能量时,会发生散射率中断现象;当电子初态能与电子基态能的能量差等于LO声子能量时,散射率达到最大值。当子带能级差大于LO声子能量时,平均散射率会随Ga组分和阱宽的增大而升高,随As组分和阶梯层高度的增大而降低;当子带能级差小于LO声子能量时,其变化趋势相反;当子带能级差等于LO声子能量时,平均散射率达到最大值。当电子温度较低时,电子温度对平均散射率的影响不明显,当电子温度较高时,散射率和平均散射率都随电子温度的升高而升高。3.研究了In1-xGaxAsyP1-y/InP SQW中两个及多个电子从第一激发态子带到基态子带的散射率和平均散射率。研究结果表明,电子-电子的散射率随电子初态能的增大而降低。平均散射率随Ga组分、阱宽和载流子浓度的增大而升高,随As组分、阶梯层高度、子带能级差的增大而降低。当阶梯层高度较低时,阶梯层高度对平均散射率的影响较为明显。当电子温度较低时,散射率和平均散射率随电子温度的降低而降低,当电子温度较高时,电子温度对散射率和平均散射率的影响不明显,散射率和平均散射率会随着电子温度的升高而缓慢降低。4.在有效质量包络函数近似、打靶法和费米黄金法则的基础上,结合外加电场、磁场下电子哈密顿量的理论表达形式,研究了外加电场、磁场对In1-xGaxAsyP1-y/InP SQW中电子-LO声子、电子-电子从第一激发态子带到基态子带的散射率和平均散射率的影响。研究结果表明,电子-LO声子及电子-电子的散射率和平均散射率在相同的电子初态能、电子温度以及一定的阱宽和阶梯层宽度下都随着外加电场强度和磁场强度的增大而降低,且当场强较大时,外加电场和磁场对散射率和平均散射率的影响相对更明显。