【摘 要】
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本论文从半导体材料和能带结构出发,主要对Ⅲ-Ⅴ族半导体材料组成的量子阱结构的共振隧穿及I-V特性进行了详细的理论研究和分析计算。首先根据费米能级和载流子浓度的统计分
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本论文从半导体材料和能带结构出发,主要对Ⅲ-Ⅴ族半导体材料组成的量子阱结构的共振隧穿及I-V特性进行了详细的理论研究和分析计算。首先根据费米能级和载流子浓度的统计分布函数,运用Matlab计算得到了GaAs和GaN在不同掺杂材料和掺杂浓度下的费米能,为透射系数和隧穿电流的计算提供了准备。其次以定态薛定谔方程为出发点,严格推导出一维多阶梯位势透射系数的递推公式以及电流密度计算公式,并结合GaAs/AlAs/In0.1Ga0.9As双势垒量子阱结构,对透射系数和电流密度推导公式进行了验证计算,通过仿真结果与试验测试结果的分析和对比,验证了推导公式的正确性和适用性。在此基础上,根据推导公式详细计算讨论了两种Ⅲ-Ⅴ族半导体材料组成的量子阱结构(AlxGa1-xAs/GaAs和AlxGa1-xN/GaN)的透射系数和I-V特性与垒宽,阱宽,温度以及Al的含量之间的关系,得出了上述量子阱结构在不同情况下的准束缚态能级,隧穿电流和电流峰谷比。通过计算结果的比较分析,找到最佳的量子阱结构设计参数,以达到指导试验的目的。最后根据介观压阻效应,分析了单轴应力对量子阱结构的影响,并结合Al0.3Ga0.7N/GaN双势垒量子阱结构,计算分析了单轴应力对其I-V特性的影响,讨论了曲线随力学信号的变化关系。综上所述,本论文通过Ⅲ-Ⅴ族半导体材料组成的量子阱结构的透射系数和I-V特性的理论研究,得到了曲线随量子阱结构参数、温度和力学信号的变化关系,为半导体器件的设计提供理论依据。
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