مجله فصل مشترک ها، لایه های نازک و سیستم های با بعد کم
اثر فشار هیدروایستاتیکی بر طیف جذب نوری چاه های کوانتم چند گانه AlGaN/GaN
نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
گروه فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوی، خوی، ایران
چکیده
در این مقاله طیف جذب نوری چاه های کوانتم چند گانه Al_0.3 Ga_0.7 N/GaN تحت فشار هیدروایستاتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. برای بدست آوردن پارامتر های Al_0.3 Ga_0.7 N/GaN ، نظیر چگالی الکترون و حفره، گاف نوار، انرژی گذار بین باندی، توابع موج الکترون و حفره، جرم موثر و ثابت دی الکتریک، اثر فشار الکتروایستاتیکی در نظر گرفته شده است. در این ساختار از روش اختلاف کم برای بدست آوردن ویژه مقادیر و ویژه حالت های الکترونی و از روش k.p 6×6 برای ویژه حالت های حفره تحت فشار هیدروایستاتیکی استفاده شده است. بعد از بررسی به این تیجه رسیدیم که عمق چاه های کوانتم، نوارهای انرژی، ناپیوستگی نواری و چگالی الکترون و حفره تحت فشار هیدرو ایستاتیک افزایش می یابند. همچنین با افزایش فشار همپوشی توابع موج الکترون و حفره کم ، دامنه ضریب جذب افزایش و انرژی بستگی اکسایتون کاهش می یابد. افزایش فشار به مقدار 10GPa باعث می شود که پیک های جذب مربوط به حفره های سبک و سنگین به اندازه32nm به سمت طول موج های کم منتقل شوند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
[1] R. Chu, “GaN power switches on the rise: Demonstrated benefits and unrealized potentials.”, Applied Physics Letters, 116 (2020) 090502.
[2] G. Hu, L. Lib, Y. Zhang, “Two-dimensional electron gas in piezotronic devices.” Nano Energy, 59 (2019) 667.
[3] R. Yahyazadeh, Zahra hashempour, “Effects of Hydrostatic Pressure and Temperature on the AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistors. Journal of Interfaces.” Thin films and Low dimensional systems, 2 (2019) 183.
[4] R. Yahyazadeh, Z. Hashempour, “Numerical Optimization for Source-Drain Channel Resistance of AlGaN/GaN HEMTS.” Journal of Science and technology, 11 (2019) 1.
[5] C. M. Duque, A. L. Morales, M. E. Mora-Ramos, C. A. Duque, “Exciton-related optical properties in zinc-blende GaN/InGaN quantum wells under hydrostatic pressure.” Physica Status Solidi (b), 252 (2015) 670.
[6] Z. H. Zhang, J. H. Yuan, K. X. Guo, “The Combined Influence of Hydrostatic Pressure and Temperature on Nonlinear Optical Properties of GaAs/Ga0.7Al0.3As Morse Quantum Well in the Presence of an Applied Magnetic Field.” Materials, 11 (2018) 668.
[7] W. Bardyszewski, S. P. Lepkowski, H. Teisseyre, “Pressure Dependence of Exciton Binding Energy in GaN/AlxGa1¡xN Quantum Wells.” Acta Physica Polonica A, 119 (2011) 663.
[8] A. Asgari , Kh. Khalili, “Temperature dependence of InGaN/GaN multiple quantum well based high efficiency solar cell.” Solar Energy Materials & Solar Cells, 95 (2011) 3124.
[9] P. J. Stevens, M. Whitehea, G. Parry, K. Woobridge, “Computer Modeling of the Electric Field Dependent Absorption Spectrum of Multiple Quantum Well Material.” IEEE Journal of Quantum Electronics, 24(1988) 2007.
[10] Bi. Chouchen, M. H. Gazzah, A. Bajahzar, Hafedh Belmabrouk, “Numerical Modeling of the Electronic and Electrical Characteristics of InGaN/GaN-MQW Solar Cells.” Materials, 12 (2019) 1241.
[11] R. Belghouthi, J. P. Salvestrini, M. H. Gazzeh, and C. Chevallier, “Analytical modeling of polarization effects in InGaN double hetero-junction p-i-n solar cells.” Superlattices and Microstructures, 100(2016) 168.
[12] Bi. Chouchen, et al., “Numerical modeling of InGaN/GaN p-i-n solar cells under temperature and hydrostatic pressure effects.” AIP Advances, 9 (2019) 045313.
[13] X. Huang, “Piezo-Phototronic Effect in a Quantum Well Structure.” ACS Nano, 10 (2016) 5145.
[14] O. Ambacher, A. B Foutz, J Smart, J. R Shealy, N. G Weimann, K Chu, et al., “Two dimensional electron gases induced by spontaneous and piezoelectric polarization in undoped and doped AlGaN/GaN heterostructures.” Journal of Applied Physics, 87 (2000) 334.
[15] O. Ambacher, J. Majewski, C. Miskys, et al., “Pyroelectric properties of Al (In) GaN/GaN hetero- and quantum well structures.” Journal of Physics Condensed Matter, 14 (2002) 3399.
[16] Z. J. Feng, Z. J. Cheng, and H. Yue, “Temperature dependence of Hall electron density of GaN-based heterostructures.” Chinese Physics, 13 (2004) 1334.
[17] V. Fiorentini, F. Bernardini, O. Ambacher. “Evidence for nonlinear macroscopic polarization in III–V nitride alloy Heterostructures.” Applied Physics Letters, 80 (2002) 1204.
[18] P. Perlin, L. Mattos, N. A. Shapiro, J. Kruger, W. S. Wong, T. Sands, N. W. Cheung, E. R. Weber, “Reduction of the energy gap pressure coefficient of GaN due to the constraining presence of the sapphire substrate.” Journal of Applied Physics, 85(1999) 2385.
[19] K. J. Bala, A. J. Peter, C. W. Lee, “Simultaneous effects of pressure and temperature on the optical transition energies in a Ga0.7In0.3N/GaN quantum ring.” Chemical Physics, 495 (2017) 42.
[20] M. Yang et al., “Effect of polarization coulomb field scattering on parasitic source access resistance and extrinsic transconductance in AlGaN/GaN heterostructure FETs.” IEEE Transactions on Electronic Devices, 63 (2016) 1471.
[21] I. Vurgaftman, J. R Meyer, L. R. R Mohan, “Band parameters for III–V compound semiconductors and their alloys.” Journal Applied Physics, 89 (2001) 5815.
[22] H. Dakhlaoui, “The effects of doping layer location on the electronic and optical properties of GaN step quantum well.” Superlattices and Microstructures, 97 (2016) 439.
[23] P. Perlin, L. Mattos, N. A. Shapiro, J. Kruger, W. S. Wong, T. Sands, N. W. Cheung, E. R. Weber, “Reduction of the energy gap pressure coefficient of GaN due to the constraining presence of the sapphire substrate.” Journal Applied Physics, 85 (1999) 2385.
[24] B. Jogai, “Influence of surface states on the two-dimensional electron gas in AlGaN/GaN heterojunction field-effect transistors.” Journal of Applied Physics, 93 (2003) 1631.
[25] B. Jogai, “Parasitic Hole Channels in AlGaN/GaN Heterojunction Structures.”, physica status solidi b, 233 (2002) 506.
)