Influence of Local Environment on Bound Excitons and Bound Excitonic Molecules in III-V Alloys

Abstract

A calculation of the local-environment effect on nitrogen bound excitons and excitonic molecules in III-V-mixed crystal alloys is represented. The stochastic alloy potential is treated by means of perturbation theory, and a random distribution of As and P atoms in the appropriate sublattice is assumed. Because of special considerations concerning the concentration dependence of the averaged alloy potential the method is free of adjustable parameters. The density of states and its statistical momenta are calculated including electrons and holes simultaneously. The method is applied to GaAs1−xPx:N. Good agreement with measured bandwidths for bound excitons is obtained. Der Einflus der lokalen Umgebung auf stickstoffgebundene Exzitonen und Exzitonenmolekule in III-V-Mischkristallen wird berechnet. Das stochastische Legierungspotential wird mittels Storungstheorie und unter der Annahme einer zufalligen Verteilung von As- und P-Atomen im entsprechenden Untergitter verarbeitet. Durch spezielle Betrachtungen zur Konzentrationsabhangigkeit des Legierungspotentials bleiben keine freien Parameter in der Berechnungsmethode. Sowohl die Zustandsdichte als auch deren statistische Momente werden berechnet, wobei die Elektronen und Locher gleichzeitig eingehen. Die Methode wird auf GaAs1−xPx:N angewendet. Gute Ubereinstimmung mit experimentellen Daten des gebundenen Exzitons wird gefunden.