GaAs量子阱能帶結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能研究的開題報告

GalnNAs/GaAs量子阱能帶結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能研究的開題報告一、選題背景和意義由于半導體材料在電子學、光電子學及量子信息等領(lǐng)域的應用日益廣泛，因此對于半導體材料的性質(zhì)及其應用的研究成為了熱點。其中，GalnNAs/GaAs量子阱的研究備受關(guān)注，因其具有獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的發(fā)光性能。GalnNAs/GaAs量子阱是一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)，由兩種材料組成，這兩種材料分別是氮化鎵（GalnN）和砷化鎵（GaAs），兩種材料之間形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠制備出非常優(yōu)良的光電子器件。其中GalnNAs/GaAs量子阱作為一種具有獨特能帶結(jié)構(gòu)和明顯的磁光效應材料，其具有一系列優(yōu)異性能，如可調(diào)控的發(fā)光波長、大的有效質(zhì)量和較強的條形混沌特性等。這些性能在光電子學與量子信息中有著廣泛應用。因此，深入研究GalnNAs/GaAs量子阱的能帶結(jié)構(gòu)及其發(fā)光性能，對于深入了解其性能優(yōu)勢、優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)具有重要意義。二、研究目標和內(nèi)容本文主要研究目標在于在理論和實驗兩個方面來探究GalnNAs/GaAs量子阱的能帶結(jié)構(gòu)以及發(fā)光性能，并完成以下內(nèi)容：1.通過理論分析對GalnNAs/GaAs量子阱的結(jié)晶特性、異質(zhì)結(jié)構(gòu)特性以及能帶結(jié)構(gòu)進行分析。2.基于此結(jié)構(gòu)分析，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計、制備GalnNAs/GaAs量子阱器件，并對其進行相應測試。3.利用PL（photoluminescence）技術(shù)測量器件的光譜及熒光壽命，研究GalnNAs/GaAs量子阱的發(fā)光特性，并分析其光致發(fā)光機理。4.對器件在不同工作條件下的性能及其變化規(guī)律進行研究，并進行器件優(yōu)化設(shè)計。三、研究方案1.理論模擬分析（1）采用密度泛函理論(DFT)計算GalnNAs/GaAs量子阱能帶及各種基本物理量；（2）計算其電子有效質(zhì)量和束縛能；（3）利用高斯軟件(Gaussian)計算各個材料的振動頻率和拉曼光譜。2.實驗制備及表征（1）采用分子束外延(MBE)技術(shù)在GaAs襯底上制備GalnNAs/GaAs量子阱；（2）采用XRD（X-raydiffraction）技術(shù)來表征材料的晶體結(jié)構(gòu)（配合ERP(ElectronReflectivityProbe)獲取異質(zhì)結(jié)硅襯底較為理想的反射率）；（3）采用PL（photoluminescence）測試對器件的光譜特性進行測試，利用時間分辨PL（Time-ResolvedPhotoluminescence）對其熒光壽命進行測試；（4）采用SEM（ScanningElectronicMicroscopy）對其表面形貌進行觀察研究；（5）采用AFM（AtomicForceMicroscopy）對其表面形貌進行舉微觀測。四、研究預期結(jié)果和應用價值本文預期研究結(jié)果是探究GalnNAs/GaAs量子阱的能帶結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能，我們將通過理論模擬和實驗制備，深入研究該材料的各種物理性質(zhì)，比如電子有效質(zhì)量、能帶結(jié)構(gòu)及其發(fā)光特性。本文還將通過對光譜和熒光壽命等性能的測試及分析，得出GalnNAs/GaAs量子阱光學性能特點及光致發(fā)光機理，并基于此優(yōu)化器件，以期對該材料的性能有更深入體