n 型与 p 型掺杂核壳纳米线的能带结构

我们研究了调制掺杂 GaAs/AlGaAs 核壳纳米线在 n 型和 p 型掺杂下的电子能带结构。我们发展了 8 带 Burt-Foreman k.p 哈密顿量方法，以描述任意组分、生长方向和掺杂的异质结构纳米线中导带与价带的耦合。电子/空穴气的库仑相互作用在平均场自洽方法中予以考虑。我们通过有限元方法将随之而来的多带包络函数与泊松方程映射到优化的非均匀实空间网格上。在不同掺杂区间获得了自洽电荷密度、单粒子子带、态密度和吸收谱。对于 n 型样品，随掺杂增加电子气的剧烈重构导致在核壳界面处形成准一维电子通道。空穴态的强重空穴/轻空穴耦合导致具有质量反转的非抛物色散，类似于平面结构，并在大掺杂下持续存在，从而产生直接 LH 和间接 HH 能隙。在 p 型样品中，空穴气在较大掺杂范围内形成近乎各向同性的环状云。此处，由于局域化增强，HH 与 LH 态解耦，并在阈值密度处发生质量反转。在固定掺杂下随温度的变化也获得了类似的演化。我们表明能带结构演化的特征可在线偏振光吸收的各向异性中分辨出来。