第21卷 第1期
2001 年 2 月

V o l 21, N o. 1 . 固体电子学研究与进展 Feb. , 2001 R ESEA RCH & PRO GR ESS O F SSE
InGaA s InP 量子线的子带结构和光学增益
何国敏 郑永梅 王仁智 刘宝林
( 厦门大学物理系, 361005)
19990520 收稿, 19991101 收改稿
摘要: 采用有效质量理论 6 带模型, 计算了 In 0. 53 Ga 0. 47A s InP 量子线的光学性质, 具体计算了 态密度, 载流子浓度, 光学跃迁矩阵元和光学增益谱, 并把量 In 0. 53 Ga 0. 47A s InP 量子线的能带结构, 子线的光学增益谱和量子阱的光学增益谱作了比较. 关键词: 有效质量理论; 量子线; 光学增益 中图分类号: O 471. 5 文献标识码: A 文章编号: 100023819 ( 2001) 0120050207
Va lence Subband Structure and O ptica l Ga in of InGaA s InP Quan tum W ire
H E Guom in ZH EN G Yongm ei AN G R enzh i L I B ao lin W U
(D ep t. of P hy s. X iam en U n iv ersity , 361005, CH N )
ty of sta tes, ca rrier den sity, op t ica l t ran sit ion m a t rix elem en t s, and op t ica l ga in a re ca lcu la ted. T he resu lt s of op t ica l ga in fo r quan tum w ire a re com p a red w ith tho se . fo r quan tum w ell PACC: 6855 Key words: effective-ma ss theory; quan tum w ire; optica l ga in
1 引 言
以 InP 为基的异质结构 In 0. 53 Ga 0. 47A s InP 是一对晶格匹配的半导体系统, 在半导体光电 器件, 高速器件 ( 如金属2半导体2金属光电探测器, 高电子迁移率晶体管, 共振隧穿二极管 [ 1, 2 ] 等 ) 和光纤通讯中被广泛采用. 目前, 随着生长工艺的不断发展, 人们越来越关注低维量子 系统, 如量子线和量子点结构, 因为低维量子结构具有特殊的输运性质, 高的电子迁移率, 和更
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In 0. 53 Ga 0. 47A s InP quan tum w ire a re stud ied. T he va lence subband st ructu re, den si2
福建省自然科学基金资助课题 (N o. E9910005)
Abstract: In the fram ew o rk of 6 band effect ive2 a ss theo ry, the op t ica l ga in of m
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何国敏等: InGaA s InP 量子线的子带结构和光学增益
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优的光学性质, 如: 更高的光学增益, 和非线性光学性质等. 文中采用 B u rt 和 Fo rem an 的有效质量理论[ 3, 4 ] , 计算了 In 0. 53 Ga 0. 47A s InP 量子阱和量子 线的光学性质. 具体计算了 In 0. 53 Ga 0. 47A s InP 量子线的能带结构, 态密度, 载流子浓度, 光学 跃迁矩阵元和光学增益谱, 并把量子线的光学增益谱和量子阱的光学增益谱作了比较, 计算中 考虑了各种因素对计算结果的影响, 如势阱区和势垒区中电子和空穴的有效质量不同对价带 子带结构的影响[ 5 ]; 由于采用 6×6 有效质量方程, 计算中也考虑了自旋轨道分裂带 ( SO ) 与重 空穴带 (HH ) , 轻空穴带 (L H ) 的耦合作用. 目前对 In 0. 53 Ga 0. 47A s InP 系统的报道多数是对量 子阱结构, 而且只采用 4 带有效质量方程, 没有考虑 SO 与 HH 和 L H 的耦合作用. 文中的计 算结果定量地比较了量子线结构和量子阱结构对器件光学性质的影响. 有可能为 In 0. 53 Ga 0. 47 A s InP 光电器件的设计及实验研制提供理论参考.

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