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光场及THz场作用下载流子动力学研究

专 业: 微电子与固体电子学
关键词: 量子阱 Raman增益 吸收 相干 周期场
分类号: TN301
形 态: 共 78 页 约 51,090 个字 约 2.444 M内容
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内容摘要


半导体子带激光器以及外场作用下半导体微结构的相干动力学过程是当前理论和实验研究的热点。

外场作用下的半导体系统会表现出许多有趣的物理现象。

该论文数值模拟了光泵浦Raman激光器中的微观过程;研究了半导体子带与外加超快光场的相互作用规律;引入了一个新的Green函数来简化对周期外场如THz场作用下的物理系统的描述。

研究结果对深入理解外场作用下低维半导体中载流子相干动力学过程以及半导体子带激光器的设计具有重要学术价值。

该论文的主要研究内容和结论包括:1、利用连续介质模型,研究了非对称双量子阱中的电子-声子相互作用过程。

在量子阱阱宽很窄的情况下,界面声子模式是主要的跃迁机制。

当两个子带能级间隔与某一个界面声子模式的能量相当时,由于电子共振跃迁,跃迁速率显著增加。

其中,类反对称的声子模式对跃迁几率的贡献最大。

我们还计算了半导体子带间Raman激光器的Raman增益,发现随着泵浦强度增加,Raman增益会出现饱和,这与实验结果相吻合。

2、在随机相位近似下,推导了包含三个子带的电子与外加光场相互作用的半导体Bloch方程;计算了超快光束与半导体量子阱相互作用的瞬态吸收谱以及子带粒子占据数等。

计算结果表明,通过改变两束超快光束的相位差和延时大小可以实现电子在各个子带间的选择性跃迁。

同时,由于电子在子带间的相干振荡,理论上可以实现THz辐射发射。

我们还计算了在连续THz场和超快光场作用下,量子阱的吸收系数和子带粒子数。

结果表明这些量对THz场的相位和强度敏感。

3、为了简化对周期外场作用下物理系统的描述,我们首先扩展了由Hamilton量确定的Hilbert空间并给出了定义在该扩展Hilbert空间上的算符的期望值。

随后,通过引入一个新的Green函数,计算了THz场驱动下的二维电子气的能态密度和热学性质。

该方法具有清晰的物理意义,所得结果与以往文献中利用其他方法得到的结果完全相同。

该文的方法可以推广到包含多个外加周期场的情形……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 文献综述
1.1半导体子带激光器
1.2低维半导体中的相干现象和微观过程
1.3周期场作用下的物理系统
第二章 声子辅助子带间跃迁和半导体Raman激光器模拟
2.1引言
2.2子带间声子辅助跃迁
2.2.1半导体异质结结构中声子模式
2.2.2界面声子模式的色散关系
2.2.3界面声子模式的归一化
2.2.4声子辅助子带间跃迁
2.2.5双量子阱结构中的电子态
2.2.6双量子阱结构中界面声子辅助电子跃迁速率
2.3半导体Raman激光器模拟
2.3.1子带间驰豫过程和平均驰豫时间
2.3.2子带粒子数分布
2.3.3 Raman散射与Raman增益
2.4小结
第三章 半导体量子阱中载流子动力学研究
3.1引言
3.2光场作用下的量子阱中电子的Hamilton量
3.3量子阱中的子带间泵浦-探测光吸收的计算
3.3.1运动方程
3.3.2吸收系数
3.3.3数值结果
3.4量子阱中子带跃迁的相干控制
3.4.1运动方程
3.4.2双光束的相干叠加
3.4.3子带载流子的选择跃迁
3.4.4非对称量子阱中THz发射
3.5 THz场作用下载流子占据数和子带吸收
3.6小结
第四章 周期场问题中的Green函数
4.1引言
4.2 Green函数方法简介
4.3周期场中对Green函数的重新定义
4.4周期外场作用下的二维电子气的能态密度
4.5二维电子气的热学性质
4.6小结
第五章 结论
参考文献

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中图分类: > TN301 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 基础理论

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