2022-2023学年高二物理竞赛课件：晶体的晶格常数

晶体的晶格常数 GaAs可以与混晶 通常y的取值限于 等沉积层晶格常数匹配. ●另外一种应用广泛的衬底材料是InP，它与III-V族混晶的晶格常数匹配，如 四元混晶 的晶格常数和能 隙都是可调的. ●近年来,III-V族系统成功用于制作蓝光和紫外光发射器和激光二极管，因而得到广泛应用,例如GaN及其与InN和AlN混晶.由于与GaAs存在巨大的晶格失配,该系统一般生长在SiC,ZnO或 衬底上. ●ZnSe用于制作蓝绿光发射器结构,通常生长在GaAs上,晶格匹配几乎完美，尽管III-V和II-VI族化合物界面间存在问题。 I型系统由于可以制作蓝绿至黄光领域激 光二极管方面应用得到高度关注,该系统 采用ZnSe, 为势阱， 为势垒。 4.应变层超晶格 ● GaAs上生长 ZnSe上生长 II型CdS/ZnSe, 或CdSe/CdS超晶格 IV族元素C,Si和Ge形成应变层超晶格. ●晶格失配对生长层产生影响. ▲若生长层浸润衬底，则形成拉长或压缩的应变层. 平面层伸展通常导致晶格生长方向压缩畸变 ，反之亦然. 储存于应变层中弹性能量随着层厚度增 在许多情况下，晶格常数不匹配是不可避免的. 加, 直到某个临界厚度 晶格开始驰豫. 驰豫导致位错形成，如GaAs上的CdS. 位错的存在造成不良的影响，因为它们产生散射和非辐射中心, 使得平面内载流子的流动性和发光效率降低. 对于存在应变的ZnSe激光二极管结构,位错的形成（和增加）限制了载流子寿命，若达到一定值, 则无法在商业设备中使用. ▲另外一种可能结果是生长层开始在浸润层上形成一些小岛，这些小岛可以驰豫到本身的晶格常数. 该生长模式中，生长层的厚度通常仅限于（M）QW（或SL）临界厚度之内.一般超晶格的周期数不易过多（例如50至100）.几个周期之后，中间的晶格常数分别导致在两种不同材料中二维压缩和伸展应变，以及相应地垂直生长 层的单轴畸变,这称为独立式超晶格. ●应变对能带产生影响 ▲能隙的宽度经形变势取决于应变，以及应变影响下Γ点重穴带和轻穴带之间的分裂,该效应不包括量子化能带的分裂. ▲通常压缩和伸展应力如下图。对于二维压缩应变，能隙变宽，重穴价带远离导带. 对于二维拉伸应变,结果正好相反. 二维压缩 二维拉伸 无应变 $$