Artimojo infraraudonojo ruožo spinduoliams skirtų GaAsBi/GaAs kvantinių duobių struktūrinio dizaino ir bismuto segregacijos skaitmeninis modeliavimas

Anotacija

Šiame darbe, naudojant programinį paketą nextnano, buvo atliktos 8 juostų k·p metodo simuliacijos, siekiant įvertinti Bi koncentracijos, kvantinių duobių pločio ir barjerinių sluoksnių storio įtaką optinių šuolių energijai bei elektronų ir skylių banginių funkcijų persiklojimui pavienių ir daugybinių GaAsBi/GaAs kvantinių duobių struktūrose.
Nustatyta, kad optimizavus įterpto Bi kiekį, kvantinių duobių plotį ir barjerinių sluoksnių storį, elektronų ir skylių sanklotą, kuri lemia spindulinės rekombinacijos našumą, galima padidinti daugiau nei 10 %. Taip pat buvo įvertinta Bi segregacijos įtaka juostinei struktūrai. Nustatyta, kad bismuto įsiterpimas į barjerinius GaAs sluoksnius lemia 17–26 meV šuolio energijos poslinkį į raudonąją pusę bei akivaizdų elektronų ir skylių banginių funkcijų sanklotos sumažėjimą (5–7 %). Šiuo tyrimu parodyta, kad bismuto segregacija yra reikšminga ir ją būtina įskaityti kuriant GaAsBi/GaAs kvantinių duobių pagrindu veikiančius spinduolius. Taip pat darbe nubrėžtos dizaino gairės, skirtos prietaisų optimizavimui efektyviai 1 µm emisijai
užtikrinti.