2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体的无限高势垒

半导体的无限高势垒 对于无限高势垒，当 束缚能为 对于有限高势垒，随着势阱宽度减小, 激子的波函数被挤压在势阱中,激子的行为趋于二维激子,从而导致束缚能增加. 当 1.d=2 ●量子阱中的激子即非三维激子,又非严格意义上的二维激子,即激子的运动限制在二维平面上,但是电子与空穴库伦作用仍然是三维， 使得势阱层(xy平面)内的运动与垂直于层z方向的运动互相耦合. 由于库仑作用, 维度的影响 其中 为电子或空穴的量子化能量. 因此,对于基态, 显然,三维激子→二维激子,振子强度增加,半径减小.而二维激子跃迁强度比三维激子增加 30～40倍. 半导体材料中复合发光过程中,自由激子在二维材料中起主要作用，而有关杂质的复合发光过程在三维材料中起主要作用. 超晶格束缚能与阱宽关系: 势阱GaAs,势垒 准二维量子阱中激子的束缚能可以用有效维度 减少到某个值时, 束缚能最大值为 取决材料参数. 穿透在势垒 中的波函数变得越来越重要, 从而使激子的束缚能趋于 料的激子的束缚能. 体材 描述， 索莫菲因子: 为三维激子的 玻尔半径，阱宽 随着电子和空穴对势垒 贯穿的加强而增加. 由于z方向量子化，电子和空穴的重叠以及引力作用增强,导致二维激子的玻尔半径减小，因此1S态激子的振子强度增加. 超晶格中存在激子能带. ▲与连续态激子（e-h间存在关联）振子强度有关. ▲与连续带 吸收系数成正比. ●激子态表示 跃迁选择定则为 对于MQW中 激子 可简写成 ( 激子通常难以观 察) . 2.d=1 奇点； 下降趋近1. ●严格的一维和0维条件下, 激子的束缚能是发散的.束缚能不能用公式表示,只能对量子点和量子线运用数值计算. ●库仑作用更强,激子束缚能更大. ●理论值大于 ，实验值2～ ●GaAs/AlAs构成平衡T型量子线中： 激子束缚能为6～ 若 与 中有一个大于 德布罗意波长, 1d中激子束缚能就很快 趋于2d中激子束缚能. 索莫菲因子恒小于1. ●激子波函数集中在最低能态, 即1s. $$