应变层超晶格GaN-AlN的电子结构.PDF

第19卷　第1期 固体电子学研究与进展 Vol.19, No.1 　　　　　　　 　　　　　　　　 1999 年2 月 RESEARCH PROGRESS OF SSE Feb., 1999 应变层超晶格GaN-AlN 的电子结构 何国敏　王仁智　郑永梅 (厦门大学物理系, 361005) 收稿,收改稿 提 　采用有效质量理论6 带模型, 计算了应变层超晶格GaN-AlN(001)的电子结构, 具体计 算不同应变状态的价带子能带色散曲线、光吸收曲线。分析了应变状态以及重轻空穴和自旋轨道 分裂带相互作用对子带结构的影响。 关键词:有效质量理论　空穴子带　应变层超晶格 中图分类号:O471.5 Electronic Structure of Strained-layer Superlattice GaN-AlN He Guomin　Wang Renzhi 　Zheng Yongmei (Dept .of Phys.X iamen University, 361005, CHN ) Abstract:The ele troni stru ture of strained-layer superlatti e GaN-AlN (001)has been studiedwithin framework of the 6-band Luttinger model in the effe tive-mass theory.The va- len e band stru ture and the absorption spe tra for different strain onditions are al ulated . The effe ts of strain and oupling among heavy hole, light hole, and spin-split-off bands on va- len e band stru ture are dis ussed. Key Words:Effective-mass Theory　Hole Subband 　Strained-layer Superlattice PACC:6855 1　引　　言 宽带隙半导体GaN 和AlN 在实验和理论上得到普遍的重视, 因为它们具有独特的性质, 如高的电子迁移率和宽的能隙。这些性质使它们在工作于蓝紫色波段的激光器、发光二极管 以及高温光电器件的研制中, 有潜在的应用前景。在一定的生长条件下, GaN 和AlN 兼有闪锌 矿和纤锌矿两种结构。虽然前几年, 对GaN 和AlN 的实验研究集中在纤锌矿结构, 因为以六 角结构石墨为衬底生长的GaN 和AlN 晶体一般形成纤锌矿结构的GaN 和AlN 晶体。 目前, 闪 福建省自然科学基金资助课题, 得到厦门光电子工业部资助 14 　固　体　电　子　学　研　究　与　进　展　　　　　　　　　　　19 卷 锌矿结构的GaN 和AlN 材料也引起了重视[1～6] , 如Mizuta et al[1] 首先报导了在GaAs(001)衬底 上生长出GaN 晶体, Rubio et al[2, 3] 用准粒子能带计算方法, 计算了GaN, AlN 以及短周期超晶 格GaN-AlN 的能带结构。 [7, 8] [9] 本文采用Burt 和F