纤锌矿氮化镓基阶梯量子阱中界面声子的色散谱与散射率

摘要

本文理论分析了纤锌矿GaN-基阶梯量子阱中的电子-界面光学声子散射性质.阶梯量子阱中的解析的界面声子态及Fr(o)hlich电子-声子相互作用哈密顿被导出了.在考虑强内建电场效应及能带的非抛物性特性的情况下,阶梯量子阱结构精确解析的电子本征态也被给出了.以一个四层纤锌矿AlN-基阶梯量子阱为例进行了数值计算.结果发现,系统中存在四支界面光学声子模,这一观察明显不同于对称的GaN/AlN单量子阱与双量子阱的情况.这一差异被归结为阶梯量子结构的非对称性.GaN-基阶梯量子阱中的子带内散射率与子带间散射率比GaAs-基阶梯量子阱的结果大一个数量级,这被归因于GaN-基晶体大的电子-声子耦合常数.GaN-基阶梯量子阱的子带内散射率表现出与GaAs-基体系类似的结构参数依赖关系,但两类体系的子带间散射率对阶梯量子阱结构参数依赖则明显不同,这被归结为GaN-基阶梯量子阱结构中强的内建电场效应及带的非抛物性.结果还表明,高频界面声子模相对于低频界面声子模,对散射率的贡献更大.