尺寸与三元混晶调控ZnO/MgxZn1-xO量子阱带间吸收的研究

本文主要探讨了纤锌矿结构ZnO / MgxZn1-xO量子阱中带间吸收的尺寸效应和三元混晶效应。ZnO作为宽禁带半导体，由于其在光电领域的广泛应用，如太阳能电池、蓝光发光二极管和紫外光探测器，对其掺杂如Mg的研究引起了广泛关注。MgxZn1-xO三元合金的禁带宽度可以通过调整Mg的含量来调控，显示出非线性的光电性质变化。 作者谷卓和班士良针对ZnO/MgxZn1-xO有限深单量子阱结构进行了深入研究，他们考虑了内建电场、导带弯曲以及材料掺杂对异质结势的影响。利用数值方法，即有限差分法和自洽法，计算了电子和空穴的本征能级和波函数，这是理解量子阱中光吸收行为的关键。 研究发现，随着Mg组分在MgxZn1-xO中的增加，垒层和阱层的内建电场强度增强，导致电子（空穴）平均位置向垒的一侧移动，这直接影响了带间跃迁的吸收特性。具体表现为吸收峰的指数减小和蓝移，这意味着更高的Mg含量可能降低光吸收效率并改变光谱响应。 另一方面，量子阱的宽度变化也影响着带间跃迁吸收。随着阱宽的增大，吸收峰的强度减小，同时发生红移，即吸收峰向较长波长移动。这些结果为优化ZnO/MgxZn1-xO异质结构的光电性能提供了理论依据，有助于设计出具有特定光学吸收频率和波长的器件。 论文的关键词包括ZnO/MgxZn1-xO量子阱、带间光吸收、三元混晶效应和尺寸效应，PACS分类号涵盖了相关的物理领域，如半导体物理、光电子学和光学性质。最后，引用了一些先前的研究成果，以支撑他们的理论分析，并提供了论文的DOI以便于进一步查阅。 这篇研究论文揭示了在设计和优化ZnO/MgxZn1-xO量子阱结构时，尺寸和三元混晶对光吸收性能的重要影响，为提高这类异质结光电器件的性能提供了重要的理论指导。