GaAs量子阱能带结构与发光性能研究的开题报告

GalnNAs/GaAs量子阱能带结构与发光性能研究的开题报告一、选题背景和意义由于半导体材料在电子学、光电子学及量子信息等领域的应用日益广泛，因此对于半导体材料的性质及其应用的研究成为了热点。其中，GalnNAs/GaAs量子阱的研究备受关注，因其具有独特的结构和优异的发光性能。GalnNAs/GaAs量子阱是一种异质结构，由两种材料组成，这两种材料分别是氮化镓（GalnN）和砷化镓（GaAs），两种材料之间形成的异质结构能够制备出非常优良的光电子器件。其中GalnNAs/GaAs量子阱作为一种具有独特能带结构和明显的磁光效应材料，其具有一系列优异性能，如可调控的发光波长、大的有效质量和较强的条形混沌特性等。这些性能在光电子学与量子信息中有着广泛应用。因此，深入研究GalnNAs/GaAs量子阱的能带结构及其发光性能，对于深入了解其性能优势、优化器件结构具有重要意义。二、研究目标和内容本文主要研究目标在于在理论和实验两个方面来探究GalnNAs/GaAs量子阱的能带结构以及发光性能，并完成以下内容：1.通过理论分析对GalnNAs/GaAs量子阱的结晶特性、异质结构特性以及能带结构进行分析。2.基于此结构分析，并在此基础上设计、制备GalnNAs/GaAs量子阱器件，并对其进行相应测试。3.利用PL（photoluminescence）技术测量器件的光谱及荧光寿命，研究GalnNAs/GaAs量子阱的发光特性，并分析其光致发光机理。4.对器件在不同工作条件下的性能及其变化规律进行研究，并进行器件优化设计。三、研究方案1.理论模拟分析（1）采用密度泛函理论(DFT)计算GalnNAs/GaAs量子阱能带及各种基本物理量；（2）计算其电子有效质量和束缚能；（3）利用高斯软件(Gaussian)计算各个材料的振动频率和拉曼光谱。2.实验制备及表征（1）采用分子束外延(MBE)技术在GaAs衬底上制备GalnNAs/GaAs量子阱；（2）采用XRD（X-raydiffraction）技术来表征材料的晶体结构（配合ERP(ElectronReflectivityProbe)获取异质结硅衬底较为理想的反射率）；（3）采用PL（photoluminescence）测试对器件的光谱特性进行测试，利用时间分辨PL（Time-ResolvedPhotoluminescence）对其荧光寿命进行测试；（4）采用SEM（ScanningElectronicMicroscopy）对其表面形貌进行观察研究；（5）采用AFM（AtomicForceMicroscopy）对其表面形貌进行举微观测。四、研究预期结果和应用价值本文预期研究结果是探究GalnNAs/GaAs量子阱的能带结构和发光性能，我们将通过理论模拟和实验制备，深入研究该材料的各种物理性质，比如电子有效质量、能带结构及其发光特性。本文还将通过对光谱和荧光寿命等性能的测试及分析，得出GalnNAs/GaAs量子阱光学性能特点及光致发光机理，并基于此优化器件，以期对该材料的性能有更深入体