漂移阶跃恢复二极管(DSRD)一般应用于超宽带脉冲信号源, 可以将纳秒级高压脉冲换向负载, 这对于输出脉冲的上升前沿有很高的要求。文章提出了一种具有基区变掺杂的新型宽禁带材料漂移阶跃恢复二极管, 将传统的基区掺杂变为阶梯式的浓度分布, 基区内形成由浓度差导致的内建电场, 该内建电场在DSRD放电回路反向泵浦阶段调节载流子分布, 并加速载流子抽取。利用Sentaurus TCAD进行了器件电路联合仿真。结果表明, 在具有相同峰值的电压情况下, 新结构器件的正向注入结束时空穴最大速度较传统结构提升了29%, 电压上升率为19.7 kV/ns, 较传统结构(15.8 kV/ns)提升了25%。新结构使反向泵浦阶段的时间降低, 输出的电压脉冲前沿的上升率更大, 且工艺流程只需调节外延时的气体剂量, 工艺上可实现。

在有效质量近似下, 通过变分理论计算了应变纤锌矿ZnSnN2/InxGa1-xN柱形量子点的带隙, 进而利用细致平衡理论, 研究了柱形量子点太阳能电池的转换效率在多重激子效应以及内建电场的影响下随量子点半径、高度和In组分的变化关系。结果表明,量子点太阳能电池的转换效率随着量子点半径、高度以及In组分的增加单调增加。多重激子效应能够明显提高太阳能电池的转换效率, 但是内建电场会使得太阳能电池的转换效率明显降低。

利用GaN光电阴极多信息量测试评估系统，对反射式梯度掺杂和均匀掺杂GaN光电阴极样品进行了激活及衰减后的量子效率测试，并测试衰减速率。在同样的衰减时间内，和均匀掺杂样品相比，梯度掺杂样品的衰减比例较小，衰减速率较慢，其原因在于梯度掺杂结构可在其发射层内部产生系列内建电场，致使其能带连续向下弯曲，导致其表面真空能级比均匀掺杂样品下降得更低，发射层表面形成的负电子亲和势更明显，造成发射层内的光生电子更易逸出，阴极量子效率的衰减变慢，从而使其稳定性强于均匀掺杂结构。

设计了具有e指数内建电场的透射式GaAs负电子亲和势阴极, 利用数值计算方法研究了它的时间响应特性和量子效率特性。结果表明, 当吸收区厚度L~0.2~1.5 μm时, 阴极的响应时间和量子效率均随L的增大而增大; 尤其当L~1.1 μm时响应时间达到10 ps, 量子效率达到12.5%~20%, 迄今为止, 与其他GaAs光电阴极相比, 在相同光谱响应条件下, 该响应速度是最高的。另外,在不同L下, 获得了平均时间衰减常数τ′的函数分布和能够获得最短响应时间的最优系数因子β分布, 为新型高速响应GaAs光电阴极的时间响应和量子效率优化提供了必要的理论基础和数据支持。

用改进的Lee-Low-Pines (LLP) 变分理论讨论了纤锌矿结构的ZnO/MgxZn1-xO量子阱体系中内建电场对束缚极化子结合能和极化子能移的影响，数值研究了基态能量和结合能、不同支光学声子对能量和结合能的贡献随Mg组分x变化的规律。计算中计入了体系的介电常数、电子的带有效质量和不同支光学声子频率等参数的各向异性，并同时考虑了长波光学声子与电子和杂质中心的相互作用。结果显示，该体系中，内建电场对结合能和极化子能移的影响显著，并且不同支光学声子对能量和结合能的贡献受内建电场的影响程度有所不同。内建电场增大了声子对能量的总贡献，而降低了声子对结合能的总贡献。在内建电场作用下，能量和结合能随x增大而急剧减小，而没有内建电场时，变化相对缓慢。计算结果还说明，组分x变大时，无论是否考虑内建电场，界面和定域声子对能量和结合能的贡献变大，半空间声子贡献变小，声子对能量的总贡献变大。而声子对结合能的总贡献则要视是否考虑内建电场而不同：有内建电场时变大，无内建电场时变小。同闪锌矿结构的GaAs/AlxGa1-xAs量子阱相比，纤锌矿ZnO/MgxZn1-xO量子阱体系中光学声子对极化子能量和结合能的影响更大，极化子能移更明显。

用多载流子模型分析了D型石英光纤的热极化过程及耗尽层的形成, 分析了氢离子注入及钠离子耗尽层的形成。并把正负电荷的交界处类比为pn结, 分别计算了所形成的内建电场大小。最终得出极化完成后石英光纤的二阶非线性效应主要由钠离子的耗尽形成, 计算出的内建电场大小约为108V/m, 由此算出的二阶非线性系数的数值在0.10~0.60pm/V, 和实验报道数值符合较好。

本文理论分析了纤锌矿GaN-基阶梯量子阱中的电子界面光学声子散射性质。阶梯量子阱中的解析的界面声子态及Frhlich电子声子相互作用哈密顿被导出了。在考虑强内建电场效应及能带的非抛物性特性的情况下,阶梯量子阱结构精确解析的电子本征态也被给出了。以一个四层纤锌矿AlN-基阶梯量子阱为例进行了数值计算。结果发现,系统中存在四支界面光学声子模,这一观察明显不同于对称的GaN/AlN单量子阱与双量子阱的情况。这一差异被归结为阶梯量子结构的非对称性。GaN-基阶梯量子阱中的子带内散射率与子带间散射率比GaAs-基阶梯量子阱的结果大一个数量级,这被归因于GaN-基晶体大的电子声子耦合常数。GaN-基阶梯量子阱的子带内散射率表现出与GaAs-基体系类似的结构参数依赖关系,但两类体系的子带间散射率对阶梯量子阱结构参数依赖则明显不同,这被归结为GaN-基阶梯量子阱结构中强的内建电场效应及带的非抛物性。结果还表明,高频界面声子模相对于低频界面声子模,对散射率的贡献更大。

在有效质量近似基础上,考虑强的内建电场效应,变分计算了纤锌矿结构的GaN柱形量子点中带 电量为－e的离子受主束缚激子(A-, X)的发光波长。结果表明,离子受主束缚激子发光波长强烈依赖于量子点的尺寸(高度和半径)、 离子受主杂质的位置和垒中Al含量。随着量子点高度、半径及垒中Al含量的增加,离子受主束缚激子发光波长增大。 随着离子受主杂质从量子点左边垒中沿z轴方向移至量子点左边界,发光波长先增大,在量子点的左界面附近达到极大值; 随着离子受主杂质在量子点内继续右移,发光波长减小,当杂质位于量子点的右边界附近时光跃迁波长达到极小值; 进一步右移离子受主杂质至量子点的右边垒中时,发光波长增大。和自由激子光跃迁波长相比,当离子受主杂质位于 量子点中心的左边时,杂质的引入使发光波长增大,当离子受主杂质位于量子点中心的右边时,杂质的引入使发光波长减小。