2、单侧调制掺杂对无限方形量子阱低温输运特性的影响

单侧调制掺杂对无限方形量子阱低温输运特性的影响

1. 引言

调制掺杂的应变锗（Ge）和硅锗（SiGe）基量子阱（QW）近年来备受关注，因其在器件应用中具有重要价值。为提升此类量子阱中的空穴迁移率，需明确限制二维空穴气（2DHG）输运特性的关键散射机制，并降低其不利影响。研究2DHG迁移率与实验条件（如样品温度、载流子密度和通道宽度）的关系是实现这一目标的有效途径。

目前，尽管已有不少关于上述关系的研究，但仍存在诸多挑战：
- 通道宽度依赖特性 ：在Si₁₋ₓGeₓ/Ge/Si₁₋ₓGeₓ量子阱的应变Ge通道中测量到的2DHG迁移率与通道宽度的关系呈现出明显峰值，这与常规理论预测的单调增加趋势相悖，且尚无相关理论分析。
- 关键散射机制 ：对于此类量子阱的关键散射机制尚无定论。不同研究团队对实验结果的解释存在差异，部分研究认为表面粗糙度散射是关键机制，而另一些研究则认为电离杂质散射占主导。
- 粗糙度相关散射 ：以往计算中忽略了粗糙度相关的失配形变势散射，而该散射对受限电荷载流子的低温输运特性具有重要影响。
- 掺杂效应理论 ：目前关于掺杂对量子限域影响的理论仅适用于三角量子阱，无限方形量子阱的相关理论仍未建立。

因此，本文旨在建立单侧调制掺杂无限方形量子阱中能带弯曲效应对电荷载流子低温输运特性影响的理论，并采用变分方法描述弯曲能带无限方形量子阱中的量子限域。

2. 单侧调制掺杂无限方形量子阱

2.1 单侧调制掺杂无限方形量子阱的变分波函数