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随着晶体生长技术的改进,多种形状的异质结、量子阱都能成功地做出。异质结、量子阱在器件制造方面具有极其重要的作用,例如,用异质结、量子阱制备蓝绿激光器,发光二极管等。因此对各种形状的异质结、量子阱的物理特性进行研究,已经成为凝聚态物理学的一个热点,其中一个重要的课题就是此类体系的光学声子模。我们知道光学声子影响此类体系的热电子驰豫率、室温下激子的寿命、载流子的输运和其他的光学性质。因此研究此类体系的光学声子模是非常必要的,特别是对多层异质结、量子阱的光学声子模及其电声相互作用的研究。
在第一章中,我们给出了异质结、量子阱及低维量子体系的一般特征。简单的介绍了半导体异质结、量子阱的组成和生长。对半导体异质结、量子阱及低维量子体系中的电子态、光学声子、研究光学声子的理论模型以及国内外对声子的研究现状作了仔细的介绍,并提出了本文的研究方向。本文的研究工作可分为两个部分:纤锌矿结构多异质结、量子阱中准受限声子及其电声相互作用(第二章),多层球形异质结中的界面声子及其电声相互作用(第三章)。
第二章研究了纤锌矿结构多量子阱中的准受限声子以及与电子的相互作用。我们在介电连续模型下,采用传递矩阵的方法得到了准受限声子的P-极化本征模、色散关系和电子与准受限声子相互作用的哈密顿量。并对GaN/A1N组成的单量子阱和耦合量子阱色散关系以及单量子阱的电声耦合强度进行了计算。结果表明,无论是在单量子阱中还是在耦合量子阱中,都存在着无穷多支具有确定对称性的准受限光学声子。并且量子阱的应变效应对准受限声子的色散有重要的影响,它提高了准受限声子的频率。电子与准受限声子的相互作用在界面处有极值,主要被局域在量子阱内。量子阱的应变效应对电声相互作用的耦合强度也有重要的影响,应变效应对对称模的影响较大,对反对称模影响较小。对于高量子数(m>2),应变效应降低了电声耦合强度。
第三章在介电连续模型下,我们同样运用传递矩阵的方法研究多层球形异质结中的界面光学声子,得出了多层球形异质结中的界面光学声子的本征模解、色散关系和电子与界面光学声子相互作用的哈密顿量。并对5层球形异质结CdS/HgS/CdS/HgS/H2O中的界面声子的色散关系和电声相互作用的耦合强度进行了数值计算,结果发现在5层球形异质结中,存在着7支光学界面声子,但仅有一支界面光学声子对电声相互作用的耦合强度具有重要的影响。
最后一章,我们对本文的主要结果进行了总结,并对以后的研究工作进行了展望。