压力对对称的双量子阱线中浅施主杂质态性质的影响

摘要

本文在有效质量近似下，选取数学形式简单、物理意义明确的变分波函数，计算了外加压力、阱线宽度、中心垒宽以及施主离子的位置对对称GaAs/Ga1-xAlxAs双量子阱线中浅施主类氢杂质体系束缚能的影响。计算中考虑了电子有效质量在阱、垒两种材料中的失配性和Γ-X交叉效应，本文主要研究压力对浅施主杂质态性质的影响，忽略了像电荷作用。首先计算了施主离子位于垒中心和右阱线中心时电子的概率密度与压力的关系；其次计算了各种不同位置时压力对体系束缚能的影响，并且计算了极限情况下(双量子线变成双量子阱结构时)的体系束缚能，并与前人的结果进行了比较，符合较好。同时得到两种量子阱线结构中体系束缚能与施主离子位置的函数关系，并且讨论了在给定两种不同外加压力下施主离子分别位于四种位置时，浅施主杂质体系的束缚能随量子阱线宽、垒宽的变化关系，还计算了施主离子位于右阱线中心时施主离子与电子间的平均距离〈r〉随量子阱线宽度的变化关系，也得到了比较好的结果。 最后，对所得结果进行了详细的分析和讨论，得到了如下结论：(1)对于施主离子位于各种不同位置时，体系的束缚能和电子的概率密度都强烈依赖外加压力，外加压力值不同时，概率密度的峰值位置发生变化，压力较大时，双量子阱线之间的耦合明显加强，本文结果与前人的理论结果符合的很好。 (2)体系束缚能是外加压力、线宽、垒宽和施主离子位置的函数，束缚能随外加压力的增加而增加，当外加压力值达到13.5kbar之前束缚能随外加压力的增加线性增加，但变化缓慢，体系是直接带隙，然而当外加压力值大于13.5kbar时，材料变为间接带隙，束缚能随外加压力的增加呈现出非线性行为。比较不同位置的束缚能，施主离子位于阱线中心时的束缚能最大。当体系趋于双量子阱极限时束缚能随外加压力的变化情况与前人的结果符合较好。 (3)当施主离子位置从垒心向垒边移动时，施主离子在垒心位置时体系束缚能最小，然后逐渐增加，施主离子位于阱线中心时束缚能达到最大值，而后随施主离子位置的继续移动束缚能反而减小，且在阱线边时大于在垒边时的束缚能。另外发现不同曲线产生交叉，这是很有趣的现象。 (4)量子阱线宽度较小时，体系束缚能随阱线宽度的增加而增加直到达到最大值，之后随着线宽的继续增加束缚能降低；施主离子位于阱线中心时，束缚能随阱线宽度的变化趋势与施主离子和电子间的平均距离随阱线宽度的变化趋势恰好相反，这是很显然的。 (5)施主离子所处的位置不同，体系束缚能随中心垒宽变化的趋势各异，在零垒宽极限条件，其行为类似单量子阱线的情况，而垒宽较大时，施主离子在阱线中心和阱线边时体系束缚能随垒宽增加几乎保持常量。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章理论框架

第三章结果分析与讨论

第四章结论

参考文献

附录

致谢