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多层半导体材料中光学声子的辅助共振隧穿

朱金广  
【摘要】:本文在连续介电模型下,利用转移矩阵法细致探讨了三元混晶多层半导体材料中各种光学声子的色散关系及其与电子相互作用的哈密顿量.进而,用Fermi黄金法计算了声子的发射概率,探讨了光学声子对共振隧穿的辅助作用. 一、细致探讨了三元混晶AlxGa1-xAs/GaAs双势垒结构中界面光学(IO)声子的色散关系及其与电子的耦合作用.分别在该结构的垒或阱为三元混晶材料时,计算了声子辅助隧穿(PAT)的电流密度.结果表明,在宽阱情形下,若垒为混晶材料,混晶效应不明显,且只有一个PAT峰,该结论与实验符合较好;若阱为混晶材料,则混晶效应明显,具有两个PAT峰.此外还讨论了压力对PAT的影响,结果显示:PAT峰和共振峰值均随压力增加而减小,但PAT效应随压力增加. 二、讨论了AlxGa1-xAs/GaAs耦合双量子阱中的电-声子相互作用和声子对隧穿的辅助作用.结果表明,在不同声子对隧穿的影响中,IO声子起主要作用.当中间垒层铝组分足够大或厚度足够宽时,由于起主要作用的IO声子以及局域纵光学声子的能量相近仅可观测到一个PAT峰.随着中间垒层铝组分的减少或厚度的变窄,则PAT峰将向低偏压方向移动,随之,第二个PAT峰将会出现.在中间垒层较薄且铝组分较小时,PAT电流中能显示出更多的声子信息. 三、我们计算了纤锌矿InxGai-xN/GaN双势垒结构中的各种光学声子模式,及其与电子的相互作用.还给出各种光学声子对PAT电流的影响.结果表明,IO声子在PAT过程中起着主要作用. 上述结果丰富了相关理论且对实验和器件研制有指导意义.


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