بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ساختارزیرباندي وگذار بین زیر باندها به عنوان تابعی از ضخامت لایه سرپوش , با حل خودسازگار معادلات پواسون و شرودینگردرساختارهاي AlxGa1−x N / GaN بررسی می شوند.کسر نسبی آلومینیوم در این بررسی یک , وضخامت لایه سدي 40 آنگستروم در نظر گرفته شده است. نتایج محاسبات نشان می دهد که تفاوت انرژي بین اولین و دومین زیر تراز که متناظر با طول موجهاي مادون قرمز دور و متوسط می باشد. با تغییر ضخامت لایه سرپوش تغییر می کند.
هرچه ضخامت لایه سرپوش افزایش یابد , فاصله انرژي بین دو زیر باند اول و دوم کاهش یافته وهمپوشانی توابع موج الکترون در این دو تراز افزایش می یابد و بنابراین گذار بین این دو زیر تراز بیشتر شده و ضریب جذب بزرگتر می شود.براي ساختارهاي با کسر نسبی بالا - مثلا یک - وضخامت زیاد لایه سد - مثلا 40 آنگستروم - انتگرال همپوشانی بین دو تراز و قدرت نوسان کنندگی مستقل از ولتاژ اعمالی دریچه است. بنابراین در این بررسی ولتاژ دریچه صفر در نظر گرفته شده و فقط اثر تغییرات ضخامت لایه سر پوش بررسی می شود.
با سرعت بالا و دماي بالا , به خود جلب کرده اند. ثابت شده است که حتی در غیاب آلاییدگی زیاد, میدانهاي بسیار قطبیده کننده که توسط قطبش پیزوالکتریک ناشی از تنش، و قطبش پیزوالکتریک لحظه اي ایجاد می شوند, چگالی بالایی از گاز الکترونی دو بعدي،2DEG ، - نوعا از مرتبه - 1310cm-3 در مجاورت فصل مشترك AlGaN/GaN تشکیل خواهند داد. چاه مثلثی تشکیل شده به علت ناپیوستگی بین باندهاي هدایت در فصل مشترك, منجر به کوانتیدگی ترازهاي انرژي گاز الکترونی دو بعديمی گردد.
کوانتش زیر ترازها منجر به استفاده از آنها در آشکارسازهاي نوري یا حتی لیزرهاي آبشاري کوانتومی در محدوده مادون قرمز نزدیک , مخصوصا در طول موجهاي تجارتی -1/55 - - 1/33میکرومتر می گردد ]،2 1و .[3 اخیرا جذب بین زیر باندي مادون قرمز متوسط در ترانزیستورهاي با تحرك پذیري الکترونی بالا - HEMT - AlxGa1-xN/GaN با آلاییدگی غیر عمدي وبا کسر نسبی آلومینیوم مختلف گزارش شده است. قله جذب نوعا در حدود 247meV و 306 meV بوده است .[4] در این ترانزیستورها کسر مولی بالاي آلومینیوم ضامن جذب طول موجهاي کوتاه است. اما جذب این طول موجها در فرآیند برآرایی به سادگی میسر نیست و نیاز به کنترل دارد.
میدان الکتریکی خارجی که از طریق دریچه اعمال می شود و همچنین لایه سرپوش, به عنوان ابزارهاي موثري براي تنظیم فاصله بین زیرباندها و در نتیجه ابزارهایی براي تنظیم طول موج دلخواه جذب می باشند. این ساختارها داراي پتانسیل بالایی براي استفاده در آشکارسازهاي نوري مادون قرمز می باشند. در این مقاله , معادلات شرودینگر و پواسون به طور خودسازگار و با در نظر گرفتن اندرکنشهاي همبستگی و تبادلی و قطبشهاي لحظه اي و پیزوالکتریک حل شده و وابستگیهاي زیر ترازها و ضرایب جذب بین زیر باندي بر حسب ضخامتهاي مختلف لایه سرپوش بررسی شده اند. Vh - z - ، پتانسیل پله اي –گونه ، - Vim - z پتانسیل تصویري و Vxc - z - ، پتانسیل موضعی همبستگی – تبادلی می باشند که براي حل این معادله از روش عددي - نومیروف - استفاده شده است .[5] نتایج این محاسبات منجر به یافتن ترازهاي انرژي وتوابع موج مربوطه، انرژي فرمی و چگالی گاز الکترونی دو بعدي میگردد.
نتیجه گیري
زمانیکه ضخامت لایه سرپوش تغییر می کند به دلیل تغییر پروفایل باندي و در نتیجه شکل چاه مثلثی ، فاصله بین زیرترازها تغییر می کند. شکل2 نحوه تغییرات اختلاف ترازهاي اول و دوم در داخل چاه را با ضخامت لایه سر پوش نشان می دهد. کسر مولی آلومینیوم یک درنظر گرفته شده است - هرچه کسر مولی زیاد باشد چاه عمیق تر شده وتفاوت E1,E2 بیشترمی می شود. - . ملاحظه شود که کمیت E2-E1 به طور خطی با افزایش ضخامت لایه سرپوش , کاهش می یابد.
