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本文对异质结界面处导带弯曲势采用三角势近似,首先讨论稳态电场下电场、杂质位置、电子面密度对半导体异质结中束缚极化子结合能的影响,其次,讨论Rashba效应影响下,半导体异质结中自由极化子基态能量的能级分裂情况。
对GaAs/AlxGa1-xAs异质结,采用三角势近似,考虑外界恒定电场以及体纵光学声子和两支界面光学声子的影响,应用改进的LLP中间耦合方法处理电子-声子相互作用和杂质-声子相互作用,计算了极化子结合能随电场强度、杂质位置和电子面密度的变化关系。结果表明:杂质态结合能随电场的增强而缓慢增大。结合能随杂质位置、电子面密度的变化与无电场时相同。IO声子对结合能的负贡献受电子面密度的影响显著增加,LO声子的负贡献相对IO声子贡献较小。电场对所有声子模贡献的影响并不显著。随杂质远离界面,总的结合能及声子对总结合能的负贡献出现极大值。另外,三角势的选取说明,导带弯曲引起的势垒变化不容忽视。还需指出的是,电子像势对结合能的影响很小,可以忽略。
同样对该异质结,考虑Rashba自旋-轨道相互作用对极性半导体异质结中近界面处极化子基态能量的影响。采用LLP中耦合方法处理电子-声子相互作用。结果表明:由于异质结构的空间反演非对称性而产生的Rashba效应使极化子基态能量分裂为上下两支,而且Rashba自旋-轨道相互作用能与总的基态能及其它能量成分之间的比例关系,随电子面密度和电子波矢的变化非常显著,分裂能与声子能量处于同一数量级,此效应不可忽略。Rashba自旋-轨道相互作用使得异质结中极化子基态能量在无任何外磁场的情况下发生分裂,所以完全不同于强磁场影响下的简单Zeeman效应,然而,自旋-轨道相互作用引起的分裂有时掺杂着Zeeman分裂,因此它引起的分裂属于复杂分裂。声子对总能量的贡献为负,由于声子的存在极化子分裂能较裸电子更为稳定。