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《北京力学会第13届学术年会论文集》2007年
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宏观应力场对超晶格量子化能带结构的影响研究

魏雪霞  曾晓冬  
【摘要】:半导体超晶格材料是用现代薄膜生长技术制成的一种新型人造材料。由于它具有许多特殊的性质和广阔的应用前景,因而受到半导体物理学、材料科学、微电子学和光电子学研究人员们的广泛重视,并成为这些学科中一个非常活跃的研究领域。如果组成超晶格的两种材料的晶格常数相等或失配度小于5%,则生长出的超晶格的质量比较好。但是,实际的半导体中两种材料晶格常数失配总或多或少存在。一般来说,超晶格的晶格失配包括三方面的内容:1)结构类型失配;2)晶格常数失配;3)热膨胀系数失配。如果失配度不是很大,或超晶格每层厚度不是很大,则两种材料会发生弹性变形,并仍保持晶体结构。这种晶格称为应变层超晶格。应变层超晶格的产生大大扩展了超晶格的应用范围,并具有独特的性质,如在短周期应变层超晶格中会观察到新的光学跃迁和能带结构的改变,产生由于区域折叠效应的新的亚带。到目前为止,对由于晶格常数失配的研究较多,包括极限临界厚度、应变分布、应变与区域折叠对带序及能带结构的裁剪、电学和光学性质的影响,而宏观应力场对超晶格量子化能带结构和光学性质影响方面的研究较少。本文研究了流体静水应力、单轴应力和准三轴应力场对超晶格量子化能带结构的影响。研究方法主要包括引入用应变分量表示的哈密顿矩阵,然后求出薛定谔方程的特征能量值。本文的研究结果可为设计具有新的光电特性的超晶格系统提供理论基础。
【作者单位】:北京理工大学理学院力学系
【基金】:国家自然科学基金资助项目(10672023)
【分类号】:O344.1

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