量子阱、超晶格中的電子態(tài)

1、中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 半導(dǎo)體納米晶體的電子結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì)夏建白 張秀文 朱元慧 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 一、引言二、半導(dǎo)體量子球和量子橢球的電子態(tài)和光學(xué)性質(zhì) 2.1 有效質(zhì)量理論模型 球形、橢球形、外電場(chǎng)、外磁場(chǎng)、窄禁帶8帶模型 2.2 理論結(jié)果和討論 CdSe和InAs的量子球、量子橢球三、半導(dǎo)體量子線的電子態(tài)和光學(xué)性質(zhì) 3.1 量子線的有效質(zhì)量理論模型 3.2 理論結(jié)果和討論 ZnO和GaN的量子線四、小結(jié)中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 一、引言半導(dǎo)體納米晶體是納米材料的一個(gè)重要組成部分，納米結(jié)構(gòu)的電子

2、和光子器件將成為下一代微電子和光電子器件的核心。為此首先要研究納米晶體電子態(tài)的性質(zhì)。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 1.1、納米晶體的生長(zhǎng)、納米晶體的生長(zhǎng)量子橢球的量子橢球的TEM像。像。橢球直徑為橢球直徑為4.2nm，A-C樣品的長(zhǎng)度分別為樣品的長(zhǎng)度分別為11，20和和40nm。D-E分別為分別為3個(gè)樣品的吸收和熒光個(gè)樣品的吸收和熒光譜。譜。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 1.2、物理性質(zhì)、物理性質(zhì)與量子球相比，量子柱最大的特點(diǎn)是能發(fā)出線偏振光，具與量子球相比，量子柱最大的特點(diǎn)是能發(fā)出線偏振光，具有更廣闊的應(yīng)用前景。例如：作為激光器，可以增加功率有更廣闊的應(yīng)用

3、前景。例如：作為激光器，可以增加功率效率和減小閾值電流。將它們同方向地排列在平板上可制效率和減小閾值電流。將它們同方向地排列在平板上可制作偏振光發(fā)射二極管和平板顯示器作偏振光發(fā)射二極管和平板顯示器。室溫下從單個(gè)量子柱上測(cè)量的線室溫下從單個(gè)量子柱上測(cè)量的線偏振光，量子柱的長(zhǎng)寬比為偏振光，量子柱的長(zhǎng)寬比為10:1。(a)探測(cè)角從探測(cè)角從0 到到180 變化時(shí)，兩變化時(shí)，兩個(gè)垂直偏振方向上的熒光像。個(gè)垂直偏振方向上的熒光像。(b)強(qiáng)度比強(qiáng)度比r=(I|-I )/(I|+I )作為探測(cè)作為探測(cè)角的函數(shù)。角的函數(shù)。(c)偏振度與長(zhǎng)寬比的偏振度與長(zhǎng)寬比的關(guān)系。關(guān)系。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所

4、研究所 納米晶體器件納米晶體器件CdS/ZnS 核殼結(jié)構(gòu)的藍(lán)核殼結(jié)構(gòu)的藍(lán)光發(fā)射：光發(fā)射：(a)直徑直徑4.9nm的的 CdS核，核，(b)CdS核加核加3ML ZnS殼層的殼層的SEM圖。圖。S.Johnthan et al. Angrew Chem Int. Ed. 43, 2154 (2004).M.G.Bawendi MIT 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 CdS/ZnS核殼結(jié)構(gòu)的吸核殼結(jié)構(gòu)的吸收、收、PL和和EL譜譜外量子效率外量子效率0.1%材料尺寸效應(yīng)及其相關(guān)科學(xué)問(wèn)題 材料生長(zhǎng)部分背景1. InAsP/InP/ZnSe核殼結(jié)構(gòu)的近紅外發(fā)光，用作生物核殼結(jié)構(gòu)的近紅外發(fā)

5、光，用作生物影像，在影像，在900nm附近，細(xì)胞吸收最小附近，細(xì)胞吸收最小中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 利用晶體納米線作為光學(xué)微腔，可以制成激光器。已經(jīng)在單根CdS納米線微腔上產(chǎn)生了激光。直徑80150nm，長(zhǎng)度到100m的單晶CdS量子線。 激發(fā)功率為0.6, 1.5, 3.0和240nJ/cm2的PL譜（分別為黑，藍(lán)，紅，綠）。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 二、纖鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體量子球和量子橢球的電子態(tài)和光學(xué)性質(zhì)2.1 有效質(zhì)量理論模型2.1.1 在球坐標(biāo)中的空穴有效質(zhì)量哈密頓量以價(jià)帶頂X、Y和 Z 態(tài)作為基函數(shù)的空穴有效質(zhì)量哈密頓量， ,21222222

6、2220czyxzyyzxxzyyzxyyxzxxyxzyxhETpppSpQpAppQpAppQpApNpMpLppRppQpAppRpNpMpLpmH中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 因?yàn)榘雽?dǎo)體納米晶體大都是球狀的，所以要把哈密頓量（1）化到球坐標(biāo)中求解。 在球坐標(biāo)中空穴哈密頓量為1, 2, 是與L, M, .有關(guān)的有效質(zhì)量參數(shù)， P(2)和P(1)分別是二階和一階的球張量算符。它的基函數(shù)已經(jīng)變?yōu)椋簗11=(X+iY)、|10=Z、|1-1=(X-iY)。,211310PSTSPSTSPmHh,2,2,2322,32)2(2)2(2)2(2)2(2)2(13)2(130)2(

7、02213)2(02211PPTPPTPSPSEmPpPPpP中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 在球坐標(biāo)中波函數(shù)可用球貝塞爾函數(shù)和球諧函數(shù)展開(kāi)，因?yàn)榫w是六角對(duì)稱的，只有角動(dòng)量L的z分量M是好量子數(shù)?？紤]了自旋軌道耦合后，波函數(shù)變?yōu)?分量的，相應(yīng)的基函數(shù)包含了向上和向下的自旋波函數(shù)。這時(shí)總角動(dòng)量L+S的z分量M+Sz是守恒量。哈密頓量中的二階球張量算符P(2)將L態(tài)的波函數(shù)分量與L2的態(tài)耦合，因此波函數(shù)中包含了對(duì)不同L態(tài)的求和。.,1,1,nLMLnLLnLnLMLnLLnLnLMLnLLnLnLMYrkjCdYrkjCbYrkjCa中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所

8、 2.1.2 橢球形的纖鋅礦半導(dǎo)體團(tuán)簇的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)如果納米晶體是橢球狀的，作一個(gè)坐標(biāo)變換，將橢球變?yōu)榍蛐?。令其中e是橢球的方位比（長(zhǎng)軸/短軸）。在新坐標(biāo)系(x,y,z)中橢球形邊界就變成球形邊界，問(wèn)題就類似于量子球。在新坐標(biāo)系中，原來(lái)的電子和空穴哈密頓量要作相應(yīng)的變換。 .,ezzyyxx中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 2.1.3 外電場(chǎng)和外磁場(chǎng)下的空穴有效質(zhì)量哈密頓量設(shè)在以納米晶體的c軸為z方向的極坐標(biāo)中，外電場(chǎng)的極角為(1,1)，由于軸對(duì)稱性，取1=0。則外電場(chǎng)引起的微擾勢(shì)為其中e是電子或空穴的電荷，(,)是電子或空穴坐標(biāo)的極角。由于介電效應(yīng)，納米晶體中的電場(chǎng)不等于

9、外電場(chǎng)。 其中 是晶體的介電常數(shù)。,cossinsincoscos11eErrEeHE,211ln21,1122)2()2()2(eeeeenEnnEext中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 設(shè)外磁場(chǎng)為Bz=Bcos, Bx=Bsin, By=0，取對(duì)稱規(guī)范，則矢勢(shì)寫為哈密頓量中的動(dòng)量算符p變?yōu)閜+A。因?yàn)閜的不同分量不對(duì)易，Luttinger將哈密頓量分成對(duì)稱和反對(duì)稱兩部分，對(duì)稱部分為無(wú)磁場(chǎng)時(shí)的哈密頓量中的pp項(xiàng)換成它的對(duì)稱積反對(duì)稱部分可以簡(jiǎn)單地寫為其中I為角動(dòng)量為1的自旋矩陣。.21,2121,21yBzBxByBAxxxz.21pppppp.BIKHBasym中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體

10、中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 2.1.4 窄禁帶半導(dǎo)體的電子和空穴有效質(zhì)量哈密頓量窄禁帶半導(dǎo)體，如閃鋅礦結(jié)構(gòu)的InAs、InSb等，釬鋅礦結(jié)構(gòu)的HgTe等，這時(shí)導(dǎo)帶和價(jià)帶之間有強(qiáng)的相互作用，在kp微擾近似下，必須將導(dǎo)帶和價(jià)帶一起考慮，也就是利用8帶模型。以導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂?shù)牟ê瘮?shù)為基，哈密頓量為 211,10,211,iYXZiYXS,211)1 (103)1 (001)1 (10)1 (10)1 (00)1 (100PSTPipSPSPipTSPPipPipPipPipPmHeg中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 因?yàn)樵?帶模型中已經(jīng)包括了導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的相互作用，所以在Lutt

11、inger參量中要減去這部分貢獻(xiàn),電子的有效質(zhì)量也要減去這部分貢獻(xiàn)， .6,311gpLgpLEEEE.123110soggpcEEEmm中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 2.2 理論計(jì)算結(jié)果2.2.1 CdSe量子球的磁能級(jí)圖1是CdSe量子球的電子能級(jí)隨磁場(chǎng)的變化，其中能量和磁場(chǎng)強(qiáng)度單位分別取為,2100200meBbRm中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 圖2是半徑為20的CdSe量子球空穴能級(jí)隨磁場(chǎng)的變化，(a)(d)分別對(duì)應(yīng)于總角動(dòng)量的z分量M=-3/2, 3/2, -1/2, 1/2。正M能級(jí)隨磁場(chǎng)增加下降，而負(fù)M能級(jí)上升。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體

12、 研究所研究所 在磁場(chǎng)小的時(shí)候，空穴基態(tài)是M=1/2的P態(tài)，當(dāng)磁場(chǎng)增大到b=1（B=74T），基態(tài)變?yōu)镸=3/2的S態(tài)，光躍遷由間接躍遷變成直接躍遷，低溫下由暗激子變?yōu)榱良ぷ?。變化時(shí)的臨界磁場(chǎng)隨量子球半徑的增大而減小。半徑增大到25，臨界磁場(chǎng)減小為8.4T；當(dāng)半徑為25.85時(shí)，臨界磁場(chǎng)為零。 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)，半徑為28.5任意取向的CdSe量子球在磁場(chǎng)下發(fā)出光的圓偏振因子為0.8。圓偏振因子的定義為其中I-和I+分別為左和右圓偏振光的強(qiáng)度。 ,IIIIP中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 零磁場(chǎng)下半徑為20的CdSe量子橢球的空穴能級(jí)隨

13、方位比e的變化如圖4(a)。圖4(b)是光沿x方向發(fā)射（cos=0）時(shí)，線偏振因子隨e的變化。線偏振因子的定義是其中Iz和Iy分別是線偏振方向沿z和y方向的光強(qiáng)度。 ,yzyzLIIIIP中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 當(dāng)e由0.8（扁橢球）逐漸增加時(shí)，PL由負(fù)值（-0.9）逐漸增加變?yōu)檎?。?dāng)e=1（球）時(shí)PL不等于零，仍為一個(gè)負(fù)值（-0.6-0.8）。只有當(dāng)e=1.39時(shí)，PL=0。我們稱e=1.39為臨界方位比。由圖4(b)、(c)可以看到，臨界方位比隨溫度、量子橢球的半徑而變化，特別隨半徑變化較大。T=100K時(shí)，半徑為25和30的臨界方位比分別為1.57和1.92。臨界

14、方位比不等于1也是由釬鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體c軸和a軸不等價(jià)引起的。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 圖5是半徑為3nm的CdSe量子橢球的空穴能級(jí)在b=0和b=1（36.6T）（插圖）下隨e的變化（磁場(chǎng)沿z軸）。隨著e的增大，空穴基態(tài)由S態(tài)變?yōu)镻態(tài)，躍遷由直接變?yōu)殚g接。在b=0時(shí)，S和P態(tài)的交叉點(diǎn)e=1.15；當(dāng)b=1時(shí)，e=1.54。 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 2.2.3 InAs量子球的電子態(tài)和光學(xué)性質(zhì)InAs量子球的電子能級(jí)隨球半徑的變化如圖6，能量單位為0。因此電子能量不與1/R2成正比，這是由導(dǎo)帶與價(jià)帶相互作用引起的。能級(jí)次序依次為S、P和D態(tài)，P態(tài)和D

15、態(tài)基本是簡(jiǎn)并的。由波函數(shù)的組成可看出，有的電子態(tài)（c）混入了價(jià)帶態(tài)SX。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 M=1/2和3/2的空穴能級(jí)隨R的變化示于圖7，M=-1/2和-3/2的空穴能級(jí)分別與M=1/2和3/2能級(jí)簡(jiǎn)并?？昭ɑ鶓B(tài)都是P態(tài)，其次才是S態(tài)，因此是間接躍遷。有2類空穴能級(jí)，一類隨R增大而迅速減小，一類隨R變化緩慢。前者是自旋軌道分裂帶，后者是價(jià)帶頂重輕空穴帶的量子能級(jí)。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 各種可能的激子躍遷能量作為E1的函數(shù)示于圖8。E1是第一激子躍遷（1Se1/2, 1Sh3/2）的能量。圖中圓圈是實(shí)驗(yàn)結(jié)果，理論與實(shí)驗(yàn)符合得很好。理論上還可

16、以將各個(gè)激子峰指認(rèn)為相應(yīng)的電子空穴能級(jí)躍遷，特別是f線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 2.2.4 InAs量子橢球的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)當(dāng)光沿x方向發(fā)射時(shí)（cos=0），InAs量子橢球發(fā)光的線偏振因子隨橢球方位比e的變化如圖9。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 由圖(a)、(b)可見(jiàn)，隨e由小于1變?yōu)榇笥?，PL由負(fù)值變?yōu)檎?，?dāng)e=1.0, PL=0。這是由閃鋅礦結(jié)構(gòu)的立方對(duì)稱性決定的，與釬鋅礦結(jié)構(gòu)的CdSe量子橢球不同(c)。比較圖9(a)、(b)和(c)，在相同的e下，InAs量子橢球的PL比CdSe的大得多，因此InAs量子橢球在產(chǎn)生偏振光方面

17、更有應(yīng)用前景。半徑為2nm的量子橢球，PL的飽和值為0.86，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 三、纖鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體量子線的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)3.1 量子線的有效質(zhì)量理論3.1.1 在柱坐標(biāo)下的空穴有效質(zhì)量哈密頓量空穴哈密頓量仍為（1）式，化至以為基，并將算符在柱坐標(biāo)中寫出，得到ZiYXiYX,21 ,21中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 其中,213110PGGGPFGFPmHh.,21,44,2,22202321yxzczzppppQpGpRMLpRMLFmTppSpPNpppMLP中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 將空穴波函數(shù)按柱

18、Bessel函數(shù)展開(kāi)，其中總角動(dòng)量J=L+1/2，k是量子線z方向的電子動(dòng)量，knL=nL/R，nL是Bessel函數(shù)JL(x)的第n個(gè)零點(diǎn)，R是量子線半徑。歸一化常數(shù) ,111, 1222, 2,111, 1111, 1ikznLiLnLnLnLiLnLnLnLiLnLnLnLiLnLnLnLiLnLnLnLiLnLnLnJkeerkJAgerkJAferkJAderkJAcerkJAberkJAa.11,LnLnLRJA中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 3.1.2 有效質(zhì)量參數(shù)的確定目前一些常用的III-V族化合物的有效質(zhì)量參數(shù)都能查到，但有些釬鋅礦結(jié)構(gòu)的II-VI族化合物，

19、特別是氮化物和ZnO的有效質(zhì)量參數(shù)還不確定。所以我們從計(jì)算它們的能帶出發(fā)，求得有效質(zhì)量參數(shù)。設(shè)有AB化合物，取A原子和B原子的原子經(jīng)驗(yàn)贗勢(shì)形狀因子為 利用形狀因子，用平面波展開(kāi)方法計(jì)算AB的能帶。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)及以前理論結(jié)果的比較，可確定A和B的贗勢(shì)參數(shù)v1v4。再用這組參數(shù)計(jì)算導(dǎo)帶低和價(jià)帶頂附近的能帶，從而定出電子有效質(zhì)量m，和空穴有效質(zhì)量參數(shù)L、M、N、R、Q、S、T和A。 ,1exp423221BAIvqvvqvqVI材料尺寸效應(yīng)及其相關(guān)科學(xué)問(wèn)題 材料生長(zhǎng)部分背景1. 纖鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)贗勢(shì)方法原子贗勢(shì)形狀因子212234( )exp1vqvV qvqv-505101520F

20、ig.1 J. B. Xia and K. Chang ZnO KHAMLAE(eV)k 理論值實(shí)驗(yàn)值Eg(eV)c(eV)Eg(eV)c(eV)CdS2.60530.02812.60470.028CdSe1.98110.03981.98150.040ZnS3.90840.02913.910.029GaN3.50.02053.5030.022AlN6.2-0.26.28-0.2ZnO3.4510.00813.4510.0081能帶計(jì)算的理論值和實(shí)驗(yàn)值中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 2、電子和空穴的有效質(zhì)量參數(shù)的確定無(wú)自旋軌道耦合時(shí)，纖鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體空穴有效質(zhì)量哈密頓量22202

21、2200222000122xyzxyxxzhxyyxzyyzxxzyyzxyzcLpMpNpRp pAp pQp pHRp pLpMpNpAp pQp pmAp pQp pAp pQp pSppTpm中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 價(jià)帶頂附近能帶贗勢(shì)計(jì)算和有效質(zhì)量理論計(jì)算的比較-0.020.000.020.040.060.08020406080Fig. 2 J. B. Xia and K. Chang ZnO6161001101100110E(meV)k(2/a)中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 -0.020.000.020.040.060.08020406080

22、100 GaN0011011001101616E(meV)k(2/a)中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 3.2 理論計(jì)算結(jié)果3.2.1 ZnO量子線的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)圖10是半徑為R=3nm的ZnO量子線電子態(tài)能量作為k的函數(shù)?；鶓B(tài)是n=1，L=0的正負(fù)自旋簡(jiǎn)并態(tài)，激發(fā)態(tài)依次為L(zhǎng)=1和L=2的四重簡(jiǎn)并態(tài)。電子態(tài)能量與k2成正比。 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 圖11是半徑為R=3nm的ZnO量子線J=1/2空穴態(tài)能量作為k的函數(shù)?；鶓B(tài)是n=1，L=1，基函數(shù)是X+和X-，所以是間接躍遷，在低溫下有暗激子效應(yīng)。有2類空穴子帶，一類隨k變化緩。主要基函數(shù)是(XiY

23、)，與k的關(guān)系是Nk2。第2類隨變化快，主要基函數(shù)是Z，與k的關(guān)系是Tk2。因?yàn)門N，所以隨k變化快。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 量子線應(yīng)該比量子球、量子橢球有更強(qiáng)的線偏振效應(yīng)?？紤]了介電效應(yīng)以后，偏振方向沿z和x方向的發(fā)光強(qiáng)度分別為線偏振因子 . 162,202020ZnOxxzzWWIIII.xzxzzxzLIWIIWIIIIIP中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 ZnO量子線線偏振因子隨R的變化如圖12。對(duì)ZnO， =8.331，W=14.84，所以介電效應(yīng)的影響是大的。由圖12(a)可見(jiàn)，PL依賴于半徑和溫度。圖12(b)是不考慮介電效應(yīng)的結(jié)果，導(dǎo)致不正確的結(jié)果，PL為負(fù)值。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體 研究所研究所 3.2.2 GaN量子線的光學(xué)性質(zhì)GaN量子線的電子態(tài)和空穴態(tài)隨k和R的變化與ZnO量子線類似，暗激子效應(yīng)存在的半徑范圍為0.7, 10.9nm。GaN量子線（量子柱）的線偏振因子隨R的變化如圖13，其中(a)是不考慮介電效應(yīng)，適用于有限長(zhǎng)度（L=90nm）的量子柱，這時(shí)介電效應(yīng)可忽略。(b)是同