GaN基量子阱红外探测器的设计

在此，使用了自洽的薛定谔-泊松方法进行量子阱能带结构的理论模拟。理论模拟中所使用的氮化物半导体GaN，InN和AlN的材料参数来源于文献。除了带隙参数外，四元混晶InAlGaN的材料参数使用下面的插值公式，由GaN，InN和AlN的材料参数得到：

InAlGaN材料的带隙参数由文献中介绍的方法得到。
首先对In0.1Ga0.9N／In0.226Al0.25Ga0.524N多量子阱结构进行了理论模拟，发现该结构的极化电荷不能抵消，其能带结构的研究结果如图2所示。从图中可以看出，在该材料体系电感生产厂家中，由于极化电荷的存在，导致了多量子阱能带结构的改变，形成了锯齿形的能带结构。在这种情况下，由于导带量子阱对电子限制作用的削弱，对于设计基于电子子带间吸收的量子阱红外探测器来说变得更加困难。

通过逐步调节量子阱势垒的组分，最终发现In0.1Ga0.9N／In0.2Al0.3Ga0.5N多量子阱结构中的极化电荷基本可以抵消，也就是说，做到了极化匹配。极化匹配的GaN基多量子阱结构的能带结构如图3所示。

从图中可以看出，在极化匹配的情况下，GaN基量子阱结构与传统的GaAs基或InP基量子阱类似，在没有外加电场时，都是矩形势阱结构。在这样的绕行电感能带结构下，通过改变势阱的厚度，可以设计不同探测波长的量子阱红外探测器。另外，通过改变势垒和势阱的成分，并在这个过程中保持极化匹配，将来还可以设计出不同深电感器的单位度的量子阱结构，实现不同探测波段的量子阱红外探测器模压电感器。

3 结语
利用自发极化和压电极化的相互抵消作用，通过对GaN基工字电感器多量子阱结构的能带结构进行研究，找到了可以极化匹配的GaN基多量子阱结构，完成了GaN基量子阱红外探测器的设计，为下一步实现GaN基量子阱红外探测器做好了准备。

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