半导体/金属界面附近离子施主束缚激子体系的性质

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半导体材料是当今最重要的材料之一,用半导体制成的各种器件极为广泛地应用于人类的生产和生活等各个方面。低维半导体材料的一些光学以及电学性质在很大程度上取决于施主杂质态的存在。由于浅施主杂质在原子级电子学和纳米电子学中的重要性,这些年越来越多的科研工作者开始热衷于研究界面附近的浅施主杂质。本文采用变分法研究了半导体/金属界面附近的离子施主束缚激子体系的性质。在数值计算中,我们利用圆柱坐标系模型,通过构造相应的试探波函数得到了体系的基态能、束缚能和各粒子在平行于界面方向上位置的平均值随离子施主距离界面d的变化曲线,并对计算结果进行了详细的分析和讨论。首先,计算结果表明:由于半导体/金属界面附近镜像电荷的影响,离子施主束缚激子体系的基态能随着施主到界面距离的增大而逐渐降低。当界面效应对体系没有影响的时候,体系的基态能趋于稳定,进而达到体材料中基态能的值。然后,我们计算并比较了靠近半导体/金属界面离子施主束缚激子体系对应于不同解离过程的束缚能随离子施主到界面距离d的变化曲线,并对其数值关系进行了深入的分析。最后,我们利用体系的试探波函数计算了各粒子在ρ平面方向上到z轴距离的平均值随离子施主到界面距离的变化关系,得到了合理的结果。我们对此进行了计算和讨论,也得到了一个较为直观的物理图像。
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