极端条件下宽禁带纤锌矿材料异形量子阱中电子与不同支光学声子相互作用对电子态能级影响

The luminescence and the properties of electron state energy levels in wide gap wurtzite special-shaped quantum well under extreme condition are studied. The emphasis is placed on the hydrostatic pressure and low temperature how to influnce the energy levels of electron state and polaron effects. The electron and different branches ( localized, half space, interface and propagating) of optical phonon interaction, the uniaxial anisotropy of quantum well materials, the dual-module of lattice vibrations in the ternary mixed crystal are considered in the research. The energy levels, the binding energy and transition energy of polaron(free and bound) and exciton in wide gap wurtzite special-shaped quantum well (MgxZn1-xO/MgyZn1-y O and AlxGa1-xN/ AlyGa1-yN) is calculated theoretically under extreme (hydrostatic pressure and low temperature) condition. The influences of materials uniaxial anisotropy, electron- different branches of optical phonon coupling and external electromagnetic field on the energy levels, the binding energy and transition energy of polaron and exciton is clarified. it is understood that the effects of hydrostatic pressure on polaron effects and the energy levels, the binding energy and transition energy of polaron. And the new theoretical results are given. The correlation theory results will be used to explain the phenomenon of the recent Raman scattering experiments, further promote the research work in this direction. It will provide the theoretical knowledge with reference value for the development of new electronic devices.

针对典型宽禁带纤锌矿异形（抛物、三角）量子阱体系的发光和电子态能级特性进行理论研究，重点考虑较强流体静压力和低温如何影响电子态能级和极化子效应问题，同事考虑该体系中电子与不同支(定域、半空间、界面和传播）光学声子耦合作用、材料的各向异性和混晶材料中晶格振动的双模性。在极端（较强流体静压力和低温）条件下，研究典型宽禁带纤锌矿材料MgxZn1-xO/MgyZn1-yO和AlxGa1-xN/AlyGa1-yN异形量子阱中极化子（自由和束缚）和激子能量、结合能和跃迁能量等随阱宽和阱深度的变化关系，弄清材料中电子与不同支光学声子相互作用、各向异性和外加电磁场对极化子能量、结合能和跃迁能量的影响如何，并着重探索流体静压力对极化子效应、极化子能量、结合能和跃迁能量的影响如何等问题，给出新的理论结果。用获得的结果来解释近期喇曼散射实验现象，将推动本领域的研究工作，为新型电子器件的研制提供有价值的理论知识。

本项目是基础理论研究，理论计算了纤锌矿AlyGa1−yN/AlxGa1−xN 异形（抛物、三角）量子阱材料中电子态能量、跃迁能量、结合能、回旋频率等相关问题。研究中主要讨论电子与不同支光学声子相互作用（电-声作用）和流体静压力对自由极化子、杂质态、束缚极化子、磁极化子等的能量、跃迁能量、结合能、回旋频率等以及极化子效应的影响如何等问题，给出相应的理论结果。. 1)纤锌矿AlyGa1-yN/AlxGa1-xN异形量子阱中, 电-声作用对自由极化子能量、跃迁能量的贡献较大。极化子能量和跃迁能量，以及电-声作用对能量和跃迁能量的贡献（极化子效应）随着流体静压力、阱宽度和阱深度变化的很明显，且变化规律有所不同。 . 2）在纤锌矿AlyGa1−yN/AlxGa1−xN异形量子阱中，流体静压力对杂质态和束缚极化子能量和结合能的影响较大，使能量降低，而结合能增加。电-声作用对束缚极化子能量和结合能的贡献很大， 使结合能明显增加。在纤锌矿AlyGa1-yN/AlxGa1-xN三角量子阱和GaN/AlxGa1-xN方量子阱中，随流体静压力的增大，磁极化子回旋质量增大，而回旋频率减小。. 3）在AlyGa1−yN/AlxGa1−xN异形量子阱中，不同支光学声子对电子态能量、跃迁能量和结合能的贡献很明显，并且随流体静压力、阱宽度和深度变化的规律有所不同。电-声作用对磁极化子回旋质量和回旋频率有较大的影响。. 4）考虑杂质中心对不同支光学声子相互作用后，纤锌矿AlyGa1-yN/AlxGa1-xN异形量子阱中束缚极化子能量和结合能有明显变化，特别是结合能的变化较大。即考虑杂质中心与不同支光学声子相互作用的影响时，结合能明显大于没有考虑杂质中心与不同支光学声子相互作用的影响时的结合能。. 5）在纤锌矿AlyGa1-yN/AlxGa1-xN 异形量子阱中得到的理论结果与GaN/AlxGa1-xN 方量子阱结构中得到的相应结果进行对比后发现，电-声作用和流体静压力对纤锌矿AlyGa1-yN/AlxGa1-xN 异形量子阱中电子态能量、跃迁能量、结合能，以及极化子效应的影响明显大于GaN/AlxGa1-xN 方量子阱中的相应结果。.本项目共完成13篇论文，其中，SCI 3 篇，EI 2 篇，CSSCI 1 篇，核心 2 篇，省级 5篇。培养硕士研究生4名（已毕业），在读硕士研究生5名，博士研究生1