不同晶面应变纤锌矿GaN/AlN量子阱的价带结构理论研究

为深刻理解应变异质结量子阱结构的物理性质,帮助改进基于宽禁带氮化物半导体器件的设计,本文基于六带应力相关的k·p哈密顿量与自洽薛定谔-泊松方程建立了在场约束效应下极性(0001)、半极性(10■2)及非极性(10■0)晶面的纤锌矿GaN/AlN量子阱价带子带模型,并给出了不同晶面GaN/AlN量子阱在双轴和单轴应力作用下的子带能量色散关系。根据应力对量子阱价带结构的影响,对应力与空穴有效质量之间的微观物理关系进行了综合研究。结果表明,价带结构对晶体取向的改变有很大的依赖性。双轴应力对有效质量的改善效果不大,然而单轴压缩应力通过降低垂直沟道方向的能量使低有效质量区域获得更多的空穴,从而有效降低空穴有效质量,且在不同晶面的结构中都减少了约90%。

体硅价带结构的MATLAB计算

能带结构在固体物理/半导体物理的教学及相关科研活动中占有重要地位.本文从理论上推导了体硅的价带E~k色散关系模型,利用MATLAB语言编程绘制了体硅价带E~k色散关系图及等能面图,通过对价带顶处色散曲线进行抛物线拟合,获得了体硅各晶向空穴有效质量,所得有效质量结果与其他理论计算及实验测量结果符合较好.

应变补偿多量子阱价带结构Kohn-Luttinger Hamiltonian方程的能量表象求解方法

本文提出一种多阱能量表象方法用来分析应变补偿多量子阶的价带结构．这一方法是把应变补偿多量子阶的价带厂点ｚ方向重轻空穴的能量本征函数作为基矢量建立能量表象，把非Г点的重轻空穴的能量本征函数按这些基矢量进行傅里叶级数展开，带入Ｋｏｈｎ－ＬｕｔｔｉｎｇｅｒＨａｍｉｌｔｏｎｉａｎ（ＫＬＭ）方程中得到相应的能量特征矩阵，进而得到其非Г点的重轻空穴的能量本征值和相应的本征矢．与ｋ·ｐ方法相比，这一方法的优点在于能够有效地分析出阱数和阱间距离对应变补偿多量子阱的能带结构产生的影响，并且所得的能量特征矩阵的阶数要小得多，很容易在微机上进行运算．

Calculati用6×6Luttinger-Kohn模型和平面波展开方法计算应变量子阱材料的价带结构(英文)

用 6× 6 L uttinger- Kohn模型结合平面波展开方法计算了应变量子阱材料的价带结构 ,分析了用来展开的平面波的数目和周期对能量本征值的影响 .在实际计算中 ,平面波的周期必须选择足够大以保证包络函数在边界处消失 。

单轴〈111〉应力硅价带结构计算

基于k·p微扰法计算了单轴〈111〉应力作用下硅的价带结构,并与未受应力时体硅的价带结构进行了比较.给出了单轴〈111〉应力作用下硅价带顶处能级的移动、分裂以及空穴有效质量的变化情况.计算所得未受应力作用时硅价带顶处重空穴带、轻空穴带有效质量与相关文献报道体硅有效质量结果一致.拓展了单轴应力硅器件导电沟道应力与晶向的选择范围,给出的硅价带顶处重空穴带、轻空穴带能级间的分裂值和有效质量随应力的变化关系可为单轴〈111〉应力硅其他物理参数的计算提供参考.

石墨价带结构及其与过渡金属镍的相互作用

用XPS和UPS技术细致地研究了石墨的价带结构,并与Painter等人计算的结果相比较。在石墨上蒸镀镍后,碳原子与镍原子相互作用,在石墨表面形成一层碳化镍。从镀镍后的AES谱可看到碳化镍的Auger特征峰,碳化镍的形成,使C_2P_x,y轨道上升到费密能级下5eV附近,而2P_x轨道则上升到靠近费密能级处。

应变Ge/Si_(1-x)Ge_x价带色散模型

基于k·p微扰理论,通过引入应变哈密顿量作为微扰,建立了双轴应变Ge/Si_(1-x)Ge_x价带色散关系模型.模型适于任意晶向弛豫Si_(1-x)Ge_x虚衬底上的应变Ge价带结构,通过该模型可获得任意k方向应变Ge的价带结构和空穴有效质量.模型的Matlab模拟结果显示,应变Ge/Si_(1-X)Ge_x价带带边空穴有效质量随Ge组分的增加而减小,其各向异性比弛豫Ge更加显著.本文研究成果对Si基应变Ge MOS器件及集成电路的沟道应力与晶向的设计有参考价值.

尺寸相关的弹性常数对应变硅纳米线电学性质的影响

从Keating模型出发,基于离散化思想建立了计算单晶硅纳米线弹性常数和杨氏模量的半连续原子晶格力学模型.从微扰理论和形变势理论出发,采用有限差分方法建立了计算不同晶向应变硅纳米线价带结构的数值模型.结合上述的两个计算模型,进而应用经典弹道传输模型研究了轴向应力和弹性常数对p型硅纳米线弹道晶体管电学特性的影响.研究结果表明,硅纳米线的弹性常数和杨氏模量呈现尺寸效应,该结果与分子动力学的模拟结果具有很好的一致性.同时发现尺寸相关的弹性常数对硅纳米线晶体管输运电流的影响强烈依赖于单轴应力对输运电流的影响.根本原因在于单轴应力对硅纳米线的价带结构产生重要影响时,尺寸相关的弹性常数也随之对价带结构产生了显著的影响.

应变Ge空穴有效质量的各向异性与各向同性

在利用k·p微扰理论获得应变Ge/Si_(1-x)Ge_x价带E(k)-k关系的基础上,研究得到了(001),(101),(111)面应变Ge/Si_(1-x)Ge_x沿不同晶向及各向同性的价带空穴有效质量.结果显示,应变Ge/Si_(1-x)Ge_x沿各晶向的带边有效质量随应力增大而减小,且沿[010]晶向最小;子带空穴有效质量在应力较大时变化不明显,并且在数值上与带边空穴有效质量相差不大.最后利用各向同性有效质量与文献结果进行比对,验证了结果的正确性.