[發明專利]計算變磷組分的GaAs/GaAsP量子阱發射波長的方法

在審

• 申請號: 201511006404.2
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105653852A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 陳亮;何敏游;蘇玲愛;尹琳;徐珍寶;魏來;汪旭輝;楊凱;鄒細勇;石巖;孟彥龍;張淑琴;金尚忠
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

1.一種計算變磷組分的GaAs/GaAsP量子阱發射波長的方法，用于計算由GaAs_1-xP_x- GaAs-GaAs_1-xP_x組成的單量子阱，其特征在于：利用量子力學中的薛定諤方程、變分法、以及 流體力學來計算量子阱的發射波長。

2.如權利要求1所述的計算變磷組分的GaAs/GaAsP量子阱發射波長的方法，其特征在 于：

在z方向電子和空穴運動的波函數在勢阱層內有正弦函數形式，在勢壘層內有指數衰 減函數形式，如下：

由薛定諤方程:：

；

由于勢阱和勢壘界面處有一有限的勢能不連續，則導帶和價帶的這種勢能不連續性分 別為uΔEg和wΔEg,其中u、w分別表示導帶和價帶的勢能的不連續系數，ΔEg表示禁帶寬 度，且u+w=1，則w=1-u;故：

；

V_e，V_h分別表示電子和空穴的勢能。

3.如權利要求2所述的計算變磷組分的GaAs/GaAsP量子阱發射波長的方法，其特征在 于：利用變分法：

采用變分法求解，令試解波函數為:

式中f_e(z_e)和f_h(z_h)為有限方勢阱及勢壘中電子和空穴的包絡波函數；q(ρ,z,φ)是描 述電子-空穴相對運動的波函數，可以試取下解：

式中α、δ為變分參數，于是可以解得能量本征值E為：

激子束縛能或第一能級的能量為：

式中E_e和E_h分別代表勢阱中電子和空穴的基態能量，E_1s表示的是第一能級的能量，E表 示的是能量本征值。

4.如權利要求3所述的計算變磷組分的GaAs/GaAsP量子阱發射波長的方法，其特征在 于：利用流體力學的流體靜壓形變：

因為應變對導帶邊的作用是產生一個流體靜壓形變能，式中a_c為 導帶的流體靜壓勢，ε_xx、ε_yy、ε_zz為應變張量的分量，且對應的變張量為：

a₀是襯底的晶格常數，a_(x)是外延層GaAs_1-xP_x的晶格常數，C₁₁和C₂₂分別是晶體的彈性模 量；

應變引起的價帶漂移有兩個分量：一部分是流體靜壓形變能，它的作用是使整個價帶 上升或下降，影響到整個應變層的帶隙寬帶：

另一部分是四角形剪切形變能Q_ε，它的作用是使重空穴帶向反方向移動，即退簡并：

式中m為剪切形變勢；

GaAs_1-xP_x材料的禁帶寬度為：

；

得到：

。