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在近几十年来,由于宽带隙Ⅲ-Ⅴ族氮化物量子受限结构(量子阱、量子线、量子点)在光发射和光吸收等光电子应用器件方面有着广阔的应用前景,使得受限在其中的激子的非线性光学性质成为半导体研究领域里比较活跃的一部分。本文考虑了由于压电极化和自发极化所引起的内建电场和量子点的三维约束效应的基础上,在有效质量和偶极矩近似下,对纤锌矿对称Al<,x>Ga<<1-x>N/GaN/Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN/Al<,x>Ga<,1-x>N圆柱型应变耦合量子点和自组装In<,x>Ga<,1-x>N/GaN单量子点中的激子态和激子的非线性光跃迁吸收系数进行研究和讨论。
本文第一章对半导体量子点在近几年来的发展状况进行了综述,第二章对Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体的性质进行了概述。第三章对纤锌矿对称Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN/Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN/Al<,x>Ga<,1-x>N圆柱型应变耦合量子点和自组装In<,x>Ga<,1-x>N/GaN单量子点中的激子态和激子的非线性光跃迁吸收系数的理论模型进行了推导和介绍。考虑了量子点的三维约束效应和内建电场效应,我们研究了内建电场对量子点中的激子的非线性光学吸收性质的影响,并且研究了在考虑内建电场时量子点的主要结构参数(量子点高度、量子点半径)对量子点中的激子的非线性光学吸收性质的影响。第四章给出了我们的计算结果:当考虑内建电场时,量子点中激子的非线性光跃迁吸收峰强度明显的减小了,吸收曲线向低能方向移动,发生了红移现象。计算结果还表明了随着量子点尺寸的减小,量子点中激子的非线性光跃迁吸收峰的强度逐渐增强,吸收曲线向高能方向移动,发生了蓝移现象。而且量子点高度的变化比量子点半径的变化对量子点中的激子的非线性光学吸收性质的影响要大得多。因此,在研究纤锌矿对称Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN/Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN/Al<,x>Ga<,1-x>N圆柱型应变耦合量子点和自组装In<,x>Ga<,1-x>N/GaN单量子点中的激子态和激子的非线性光跃迁吸收系数时,必须考虑由自发极化和压电极化所产生的强的内建电场的影响,还要重视由量子点高度的变化所引起的变化。最后在第五章,给出了我们计算的主要结论。