Quantengrößenstruktur von Halbleiter-Nanokristallen mit schmaler Bandlücke: Einfluss der Bandkopplung

Wir untersuchen die Größenabhängigkeit der quantenmechanischen Größenlevel von Elektronen und Löchern in kugelsymmetrischen Halbleiter-Nanokristallen. Eine analytische Theorie der quantenmechanischen Größenlevel innerhalb eines kugelsymmetrischen Achtband-Pidgeon-und-Brown-Modells wurde entwickelt, die sowohl die Kopplung von Leitungs- und Valenzband als auch die komplexe Struktur des Valenzbands in Nanokristallen mit einer unendlichen potentialbarriere berücksichtigt. Wir zeigen, dass in Halbleitern mit schmaler Bandlücke die Bandmischung immer berücksichtigt werden muss und dass sie selbst in Halbleitern mit breiter Bandlücke wichtig sein kann, da die Mischung durch die Quadratwurzel des Verhältnisses der Quantisierungsenergie zur Bandlücke bestimmt wird. Die Stärke der Kopplung hängt auch vom Verhältnis der Beiträge entfernter Bänder zu den effektiven Massen des Elektrons und des leichten Lochs ab. Infolgedessen ist die Levelstruktur im Allgemeinen sehr empfindlich gegenüber den Energiebandparametern. Die berechnete Levelstruktur für Halbleiter-Nanokristalle mit schmaler InSb-Bandlücke, moderater CdTe-Bandlücke und breiter CdS-Bandlücke wird präsentiert.