【摘 要】
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采用变分法研究了纤锌矿MgyZn1-yO/MgxZn1-xO抛物量子阱中自由极化子能量和极化子能移问题。研究中考虑了纤锌矿结构中介电常数、电子有效质量、声子频率的各向异性。通过对
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采用变分法研究了纤锌矿MgyZn1-yO/MgxZn1-xO抛物量子阱中自由极化子能量和极化子能移问题。研究中考虑了纤锌矿结构中介电常数、电子有效质量、声子频率的各向异性。通过对系统哈密顿量进行两次幺正变换以及相关运算得出了纤锌矿MgyZn1-yO/MgxZn1-xO抛物量子阱中极化子基态能量、第一激发态能量、跃迁能量以及声子对基态能量的作用随着阱宽d和组分x的变化关系,并与纤锌矿ZnO/MgxZn1-xO方量子阱中的相应值进行了比较。纤锌矿MgyZn1-yO/MgxZn1-xO抛物量子阱中电子—光学声子模(定域声子模CF和半空间声子模HS)相互作用对系统能量的作用比较显著。计算结果得出,随着量子阱阱宽d的增大,电子—定域光学声子相互作用对能级的贡献会增大,而电子—半空间光学声子相互作用的贡献则会减小。可见,窄阱中半空间光学声子的作用为主导作用,宽阱中定域光学声子的作用为主导作用。对称光学声子模的作用大于反对称光学声子模的作用。半空间光学声子和定域光学声子对基态能量的总贡献约63meV~80meV,这要远远大于AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs抛物量子阱中的相应值。而当阱宽为固定值时,纤锌矿MgyZn1-yO/MgxZn1-xO抛物量子阱中极化子基态能量、激发态能量和跃迁能量均随组分x的增大而增大。随组分x(取0-0.4)的增大,窄阱中,基态能量和跃迁能量增长幅度比较大,而宽阱中,基态能量和跃迁能量增大幅度比较小。由电子—定域光学声子引起的极化子能移随着组分x的增大而变大,而电子半空间光学声子引起的极化子能移随着组分x的增大血变小。电子与定域和半空间光学声子共同引起的极化子能移随x的增大而缓慢减小。这种变化趋势主要是因量子阱中的量子限域效应所致。综上情况,在纤锌矿MgyZn1-yO/MgxZn1-xO抛物量子阱中极化子效应比较显著,因此讨论电子态能级问题时不可忽略电子-光学声子间相互作用。
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