硅基低维结构的电子态和光学性质

摘要：

Canham的文章[1]发表以后,引起了世界范围的研究热潮,目的是实现硅基的集成光电子技术.其中一个主要的研究方向是多孔硅的发光机制.根据各自的实验结果提出了不同的模型:量子限制、表面态复合、硅氧烷及其衍生物、以及声子辅助跃迁等.同时开始了理论计算,方法包括:紧束缚、经验赝势、和基于局域密度泛函的第一原理方法等.大部分理论计算研究的是量子限制对多孔硅和纳米硅晶发光的效应.计算得到的辐射寿命比直接能隙GaAs中激子的长得多,说明量子限制不能完全解释多孔硅的高发光效率.提出了一个经验赝势的同质结模型来计算多孔硅和纳米硅晶的电子结构.多孔硅的波函数用一组体Si波函数展开,它们的波矢满足周期性边界条件.利用简并微扰论计算了Si量子线、量子孔、量子阱层和棱柱晶粒的电子态和光跃迁几率(寿命).用紧束缚集团模型研究了表面键饱和对Si纳米晶体发光的效应.取表面Si原子的悬键与吸附原子之间的相互作用能量Vs为不同的值,代表不同的吸附原子.发现当Vs的绝对值变小时,能隙减小,同时跃迁几率增加约2个数量级.

关键词：多孔硅、纳米晶体、量子限制、表面态

所属期刊栏目：41

分类号：TN383;O471.1;O472(半导体技术)

资助基金：国家自然科学基金重大研究计划光电信息功能材料重点项目

在线出版日期：2008-05-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：4-13