Расчеты вероятностей излучательных переходов и времен жизни в квантово-размерных структурах

З. Н. Соколова, В. Б. Халфин


Аннотация: Рассмотрено влияние сложной структуры валентной зоны на скорость излучательной рекомбинации в гетероструктурах с квантовыми ямами (КЯ) на соединениях А$^{\text{Ш}}$В$^{\text{V}}$. Исследованы разные модели как с бесконечно глубокими КЯ, так и с КЯ конечной глубины для электронов и дырок. Для «дырочной» КЯ бесконечной глубины рассчитаны энергетические спектры и матричные элементы оптических переходов между состояниями в зоне проводимости и валентной зоне (как «разрешенные», так и «запрещенные»), на основе чего определены зависимости излучательных времен жизни от толщины КЯ ($d$). Установлено, что при ${d\gtrsim75}$ Å все модели, учитывающие и не учитывающие сложную структуру валентной зоны, дают результаты, близкие к чисто объемным значениям времен жизни. При меньших толщинах в модели простой зоны время жизни перестает зависеть от $d$, что соответствует двумерному пределу. Для сложной же зоны в интервале $30{-}75$ Å время жизни падает с уменьшением $d$, имитируя трехмерное поведение, что объясняется особенностями энергетического спектра нижних уровней размерного квантования дырок в сложной валентной зоне.