ULTRA-THIN SEMICONDUCTOR QUANTUM WELLS : POTENTIAL SHAPES AND STRAIN EFFECTS

Résumé
La forme du potentiel dans un puits quantique très étroit (de un à seize plans atomiques) est calculée dans l'approximation des liaisons fortes. Un modèle de charges ponctuelles (ajusté sur les variations de la constante diélectrique de volume en fonction de la longueur d'onde) permet d'obtenir de manière autocohérente le potentiel résultant des transferts de charge au voisinage des interfaces. Dans les systèmes non contraints (GaAs/AlAs/GaAs, CdTe/HgTe/CdTe), la profondeur du puits est égale à la discontinuité de bandes de l'hétérojonction dès que le puits contient plus de quatre plans atomiques. De plus on a commutativité c'est-à-dire que le potentiel pour un système A/B/A est exactement l'opposé de celui du système B/A/B. Par contre dans les puits contraints (constitués de ZnTe et CdTe ou de ZnTe et HgTe), la profondeur du puits se stabilise seulement à partir des puits de plus de huit plans, et il n'y a plus commutativité.

Abstract
In the tight-binding approximation, we calculate the potential shape of an ultra-thin (one to sixteen layers) semiconductor quantum well. The potential due to charge transfers near the heterojunctions is calculated self- consistently using a point charge approximation which is fitted to reproduce the bulk dielectric constant variations with wavelength. For unstrained systems like (AlAs/GaAs/AlAs or HgTe/CdTe/HgTe) the well depth is equal to the isolated heterojunction band offset as soon as the well width is larger than four planes. Moreover, these systems are commutative (A/B/A potential is exactly opposite to the B/A/B one). But for strained wells (like ZnTe/CdTe/ZnTe, ZnTe/HgTe/ZnTe, CdTe/ZnTe/CdTe or HgTe/ZnTe/HgTe, the isolated heterojunction band offset is obtained for wells wider than 8 planes and commutativity is no longer satisfied.