[发明专利]计算变磷组分的GaAs/GaAsP量子阱发射波长的方法

权利要求书

1.一种计算变磷组分的GaAs/GaAsP量子阱发射波长的方法，用于计算由GaAs_1-xP_x- GaAs-GaAs_1-xP_x组成的单量子阱，其特征在于：利用量子力学中的薛定谔方程、变分法、以及 流体力学来计算量子阱的发射波长。

2.如权利要求1所述的计算变磷组分的GaAs/GaAsP量子阱发射波长的方法，其特征在 于：

在z方向电子和空穴运动的波函数在势阱层内有正弦函数形式，在势垒层内有指数衰 减函数形式，如下：

由薛定谔方程:：

；

由于势阱和势垒界面处有一有限的势能不连续，则导带和价带的这种势能不连续性分 别为uΔEg和wΔEg,其中u、w分别表示导带和价带的势能的不连续系数，ΔEg表示禁带宽 度，且u+w=1，则w=1-u;故：

；

V_e，V_h分别表示电子和空穴的势能。

3.如权利要求2所述的计算变磷组分的GaAs/GaAsP量子阱发射波长的方法，其特征在 于：利用变分法：

采用变分法求解，令试解波函数为:

式中f_e(z_e)和f_h(z_h)为有限方势阱及势垒中电子和空穴的包络波函数；q(ρ,z,φ)是描 述电子-空穴相对运动的波函数，可以试取下解：

式中α、δ为变分参数，于是可以解得能量本征值E为：

激子束缚能或第一能级的能量为：

式中E_e和E_h分别代表势阱中电子和空穴的基态能量，E_1s表示的是第一能级的能量，E表 示的是能量本征值。

4.如权利要求3所述的计算变磷组分的GaAs/GaAsP量子阱发射波长的方法，其特征在 于：利用流体力学的流体静压形变：

因为应变对导带边的作用是产生一个流体静压形变能，式中a_c为 导带的流体静压势，ε_xx、ε_yy、ε_zz为应变张量的分量，且对应的变张量为：

a₀是衬底的晶格常数，a_(x)是外延层GaAs_1-xP_x的晶格常数，C₁₁和C₂₂分别是晶体的弹性模 量；

应变引起的价带漂移有两个分量：一部分是流体静压形变能，它的作用是使整个价带 上升或下降，影响到整个应变层的带隙宽带：

另一部分是四角形剪切形变能Q_ε，它的作用是使重空穴带向反方向移动，即退简并：

式中m为剪切形变势；

GaAs_1-xP_x材料的禁带宽度为：

；

得到：

。