应变对能带结构的影响

姚丽

（大理学院工程学院，云南大理671003）

姚丽

（大理学院工程学院，云南大理671003）

从理论上计算生长在GaAs衬底上的InxGa1-xAs合金材料的带隙变化，分析应变对其能带结构的影响。结果表明，InxGa1-xAs所受应变与In组分近似为线性关系；在应变的影响下材料带隙变大，价带能级产生分裂。利用合金组分的变化与InGaAs带隙的变化关系，可实现对材料带隙的调节，对器件的研究设计提供参考。

InxGa1-xAs；能带结构；晶格常数；应变

三元化合物InGaAs由于其独特的电子和光学特性，多年来吸引了人们较大的研究兴趣。InGaAs及其异质结构在半导体激光器、红外探测器、超高速电子器件等方面具有重要的应用价值〔1-5〕。InxGa1-xAs的晶格常数在二元化合物GaAs和InAs之间，在GaAs衬底上外延生长InGaAs材料时，由于晶格失配，InxGa1-xAs在生长平面内将受到应力的影响而产生应变，应变导致材料能带的变化。当外延层的厚度低于临界厚度时〔6〕，晶格失配通过弹性应变积累，从而可生长出无位错的结构。此时外延层为赝晶生长，即共度生长。

对于InGaAs/GaAs应变异质结，其应变层的能带结构不仅与材料组分有关，而且随应变状况改变。利用应变可以对材料进行带隙设计，实现对器件工作波长的调节〔7-8〕。为了研究InGaAs能带结构与应变的变化关系，对材料的能带裁剪与设计提供参考及更好地将材料应用于电子及光电器件，本文对赝晶方式生长的InxGa1-xAs能带结构的变化进行了理论计算。通过计算表明，合金组分的改变可以使材料中的应变发生变化，进而导致材料的带隙变化。……