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InAs/GaSb二类断带量子阱在新型光电器件方面的应用受到了广泛的关注。但现有关于光电器件的研究多侧重于考虑带间跃迁,即导带与价带间的跃迁,而没有充分利用导带带内跃迁。在本论文中,我们运用八能带K·P理论及有限差分方法研究了导带带内跃迁,并且得到了导带带内跃迁几率比较高的量子阱结构。主要工作如下:
首先,理论研究了InAs、GaSb层的厚度对量子阱能带结构的影响。发现通过调节InAs、GaSb层的厚度可以有效调节量子阱的能带结构、带隙及波函数分布。当导带底与价带顶处于共振状态时,能级自旋劈裂比较小,在布里渊区中心电子基态与轻空穴基态间的杂化效应变弱,电子和空穴被更好的局域在InAs层和GaSb层,导带基态和导带第一激发态间的波函数交迭程度较大。
其次,理论研究了InAs、GaSb层的厚度及能级共振对能级跃迁,尤其是对导带带内光跃迁的影响。结果表明,线性增加InAs(GaSb)层的厚度,保持GaSb(InAs)层的厚度不变,轻空穴基态与导带基态间的光学矩阵元近似得线性减小,导带基态与第一激发态间的光学矩阵元也会明显变化。此外,当导带底与价带顶处于共振状态时,导带基态与第一激发态间的光学矩阵元明显大于导带底与价带顶处于非共振状态时的光学矩阵元。