温度和掺杂浓度对Si delta掺杂的量子阱系统电子态结构和子带间光学吸收系数的影响

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本文将在有效质量近似下,通过自洽地计算方式求解量子阱系统薛定谔方程和泊松方程,得到在温度不为零情况下量子阱系统的电子态结构,进而研究温度和掺杂浓度对不同的量子阱系统各个方面的影响。本文主要研究内容为:1.通过自洽地求解Si delta掺杂的GaAs一维无限深势阱薛定谔方程和泊松方程,研究了温度不为零情况下温度和掺杂浓度对系统子带能级、费米能级、电子布居、自洽势和子带间线性光学吸收系数的影响,发现随着温度的升高,子带能级升高,费米能级下降,自治势阱深变深,子带间光学吸收系数下降;随着掺杂浓度的升高,子带能级和费米能级均升高,各能级上电子布居增大,子带间光学吸收系数变大;研究了入射光能量对子带间光学吸收系数的影响,发现随入射光能量增大,总吸收系数出现两个峰值,其主要贡献者分别是能级(1-2)和(1-4)。2.通过自洽地求解Si delta掺杂的AlxGa1-xAs/GaAs双势阱系统的薛定谔方程和泊松方程,研究了温度不为零情况下温度和掺杂浓度对系统子带能级及其分裂能级,费米能级,各能级上的电子布居以及子带间线性光学吸收系数的影响,发现子带能级、费米能级、电子布居、吸收系数的变化趋势均与一维无限深势阱结构相同,不同的是一维无限深势阱中电子主要集中在掺杂区域,而双势阱结构中,电子则与掺杂区域分离,集中在不掺杂的势阱中;研究了入射光能量对子带间线性光学吸收系数的影响,发现总吸收系数随着入射光能量的增大而出现4个波峰,这4个波峰的最大贡献者分别是能级(2-3)和(1-4)、(4-5)和(3-6)、(2-5)和(1-6)、(2-7)和(1-8)。本文通过理论计算的方式,利用Numerov算法结合origin作图软件对温度和掺杂浓度对两种不同的量子阱系统电子态结构和子带间光学吸收系数的影响进行了研究和分析,为进一步研究温度和掺杂浓度对半导体材料的影响提供一种参考。
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