【摘要】 光学吸收光谱是许多光电子器件的关键要求。半导体的光学响应是根据光学吸收系数的光谱依赖性来描述的。

光学吸收光谱是许多光电子器件的关键要求。半导体的光学响应是根据光学吸收系数的光谱依赖性来描述的。直接间隙半导体中的吸收过程，因此，可以表示为联合态密度（JDOS）的函数。JDOS函数提供了被光子能量分离的被占据的价带电子态和未被占据的导带电子态之间允许的光学跃迁数量的度量。

[1]提出了一种不同的方法来评估准二维系统的态密度，该方法将约束方向上的态密度与平面内的二维态密度结合起来。应用卷积运算，我们提出了一个精确的数学表达式，该表达式直接结合态函数的价带和导带密度，以生成用于直接跃迁的联合态密度。当考虑低维半导体时，发现了另一个表达式，该表达式表明电子（空穴）的态密度可以通过限制方向和平面内电子（空穴的）态密度之间的卷积运算来计算。利用这两个表达式，我们计算了量子阱和超晶格的吸收系数，结果与实验数据呈正相关。用这种新方法实现了对物理吸收的更完整的描述。

已经找到了一个成功的数学表达式，通过卷积运算将态函数的价带和导带密度直接连接到JDOS。在低维半导体中，这种新方法将限制方向上的态密度与平面内2D态密度结合起来，从而产生准二维态密度。首次通过同时考虑三个空间维度来描述半导体异质结构中的直接光学跃迁。根据我们的JDOS定义，精确地计算了量子阱和超晶格的吸收系数。结果与实验数据吻合较好。

这种方法揭示了一个新的物理见解：我们获得了一个具有平滑和不同高度步长的阶梯形函数，而不是量子阱的陡峭阶梯状态密度。

由于该方法的普遍性，我们预计有可能将我们的计算扩展到其他直接间隙材料和其他低维系统，如量子线和量子点。

 

[1]      Cabrera C I, Contreras-Solorio D AHernández L. Joint density of states in low dimensional semiconductors[J]. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 2016, 76: 103-108.

 

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