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Ⅲ-Ⅴ族氮化物GaN、InN、AlN及其合金材料是近年来半导体发光器件研究领域中的热点,其中一个十分重要的课题就是纤锌矿结构混日In<,x>Ga<,1-x>N中的光学声子及其电子声子相互作用。由于声子和极化子对In<,x>Ga<,1-x>N及其组成的量子阱的光学性质有重要的影响,因此研究In<,x>Ga<,1-x>N中的光学声子模和电声相互作用具有十分重要的物理意义。
第一部分的工作首先采用修正的无轨离子模型研究纤锌矿结构混品In<,x>Ga<,1-x>N中的光学声子模;然后用传递矩阵法计算纤锌矿结构量子阱GaN/In<,x>Ga<,1-x>N/GaN中的界面声子及色散关系。结果表明:纤锌矿结构In<,x>Ga<,1-x>N的光学声子频率、介电常数和振子强度随组分x变化近似线性,次邻近原子In与Ga之间的相互作用引起非线性变化。单量子阱GaN/In<,x>Ga<,1-x>N/GaN中的界面声子随组分x变化近似线性,GaN/In<,0.5>Ga<,0.5>N/GaN中的界面声子有四支发生色散,另外两支没有色散现象。
第二部分的工作从晶格动力学方程出发,采用修正的无轨离子模型和Born-Huang方法导出纤锌矿结构混晶In<,x>Ga<,1-x>N体系的哈密顿,然后用微扰法处理In<,x>Ga<,1-x>N中的电子与LO声子之间的相互作用。计算结果表明:弗留里希耦合常数、极化子能量迁移和极化子有效质量随组分x的变化近似线性,次邻近原子In和Ga的相互作用使电子与LO声子的耦合强度和极化子能量迁移减小,极化子有效质量也有微小的非线性变化。