一种特殊的非对称量子阱中的电光效应

运用密度矩阵方法推导出了特殊非对称量子阱中电光系数的解析表达式,并以典型的GaAs/AlGaAs非对称量子阱为例进行了数字计算.计算结果表明,量子阱的非对称性随着参数a的增大而增强,随着参数V₀的增大而减小.电光系数的最大值也随着参数a的增大而增大,随着参数V₀的增大而减小,表明电光系数将随着量子阱非对称性的增大而增大.在取不同的参数a和不同的参数V₀时,电光系数和入射光子能量的关系分别被绘制成曲线图.在图中分别有三个不同的峰,而且系统的非对称性越大,峰值就越大.随着量子阱非对称性的增大,曲线中的峰向能量低的方向移动.另外,在这种量子阱中得到了比较大的电光系数,大约在10^-6m/V量级.随着近来纳米制作技术的进步,使得在实验上制作这种特殊非对称量子阱并得到较好的非线性材料成为可能.     

加偏置电场的抛物量子阱中的电光效应

本文利用密度矩阵方法得到了加偏置电场的抛物量子阱中电光效应的解析表达式,并以典型的GaAs抛物量子阱为例进行了数值计算研究结果表明,电光效应随偏置电场和抛物势频率的增大而增强,同时也表明GaAs量子阱中的电光效应比体GaAs中的要强一个数量级以上。     

加偏置电场量子阱中的电光效应

利用量子力学中密度矩阵方法研究了加偏置电场的量子阱中电光效应的解析表达式,并以典型的GaAs量子阱为例进行了数值计算.研究结果表明,电光效应随偏置电场的增大和阱宽的减小而增强,通过调节阱宽和偏置电场的强度,在该系统中可以获得一个大的电光效应系数.     

各向异性抛物势对非对称半指数量子阱中杂质极化子基态能量的影响

当非对称半指数量子阱中在阱的生长方向存在非对称半指数受限势,而在垂直于阱的生长方向存在各向异性抛物受限势时,我们理论上研究了类氢杂质対非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子基态能量性质的影响.应用线性组合算符方法和两次幺正变换导出了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量.我们挑选非对称半指数GaAs半导体量子阱晶体为例,计算了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量与库仑杂质势的强度,非对称半指数受限势的两个正参数和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度变换关系.通过数值我们发现非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量随库仑杂质势的强度的增加而增大,杂质极化子的基态能量是参量U₀和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度的的增函数,而它是参量σ的减函数.表现了奇特的量子尺寸限制效应.     

非对称量子阱中非线性光学吸收系数的计算

非对称量子阱中的非线性光学效应因其潜在的实用价值而引起人们的广泛关注,而量子阱内带间的光学吸收问题对研究远红外光学探测器件具有重要的理论指导意义.以Pschl-Teller势阱为例研究了影响非对称量子阱中的非线性光学吸收系数的因素.考虑到带间的电子弛豫,用量子力学中的密度矩阵算符理论导出了Pschl-Teller势阱中的线性与三阶非线性光学吸收系数的表达式.因该势阱中有两个可调参数,通过调节系统的参数,发现该系统的非线性光学吸收系数呈规律性的变化.以典型的GaAs/AlGaAs非对称量子阱为例作了数值计算,通过调节系统的参数,数值计算结果表明,入射光强以及系统的非对称性对量子阱的非线性光学吸收系数有较大的影响,从而为实验上研究非对称量子阱的非线性光学效应提供了必要的理论依据.     

掺杂对称性对(110)晶向生长GaAs/AlGaAs量子阱中电子自旋弛豫动力学的影响

采用时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱,测量了(110)晶向生长的近似对称和完全非对称掺杂GaAs/AlGaAs量子阱中的电子自旋弛豫,发现两种量子阱材料中的电子自旋弛豫时间随载流子浓度的增大均呈现出先增大后减小的趋势,且近似对称掺杂GaAs量子阱中的电子自旋弛豫时间明显大于完全非对称掺杂量子阱.分析表明,在(110)晶向生长的GaAs量子阱中并非只有通常认为的Bir-Aronov-Pikus(BAP)机理起作用,在低载流子浓度区域,两种量子阱中D′yakonov-Perel′(DP)机理起主导作用,高载流子浓度区域BAP机理和DP机理都起作用,完全非对称掺杂的量子阱中DP机理强于近似对称掺杂量子阱.     

磁场和抛物势对半指数量子阱极化子振动频率的影响

量子阱由于受到受限势的限制作用会体现出特殊的物理特性,在实验中发现量子阱的生长方向受限势必须是强受限势而另外两个方向为非强受限势,所以本文在量子阱的生长方向施加非对称半指数受限势构成了非对称半指数势量子阱,为了深入了解非对称半指数量子阱的结构特征,在其垂直量子阱的生长方向施加各向异性抛物势,同时又增加了磁场对量子阱中电子的限制作用,研究了磁场对该量子阱中弱耦合极化子的影响。通过两次幺正变换和线性组合算符推导出弱耦合极化子的振动频率随抛物势的x与y方向的受限强度、磁场的回旋频率及非对称半指数受限势的两个参数的变化关系。并以处在非对称半指数量子阱中的GaAs半导体晶体进行模拟计算,结果表明:当x与y方向的受限强度及磁场的回旋频率取定值时非对称半指数量子阱中弱耦合极化子的振动频率是受限势参量U_0的增函数,而它是另一个参量σ的减函数,参数的改变是电子声子间耦合加强促进了极化子的形成。当磁场回旋频率及参量U_0和σ取定值时,极化子的振动频率是各向异性抛物势的x方向和y方向的受限强度的增函数,这体现了量子的尺寸限制效应,此外,由于磁场回旋频率随磁场的增大而增大,磁场回旋频率增大时会使极化子受到更强的约束作用,所以振动频率加强。当y方向的受限强度及参量U_0和σ取定值时极化子的振动频率是磁场的回旋频率的增函数。     

磁场对CsI非对称Gaussian受限势量子阱中强耦合极化子的影响（英文）

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了磁场对非对称Gaussian受限势量子阱中强耦合极化子的振动频率、基态能量和基态结合能的影响.计算结果表明振动频率随磁场的回旋频率的增加而增大,基态能量的绝对值和基态结合能随回旋频率的增加而减少.振动频率是Gaussian受限势量子阱的范围的减函数,而基态能量的绝对值和基态结合能是其增函数.由此,我们得出磁场和Gaussian受限势量子阱的范围是研究非对称Gaussian受限势量子阱中磁极化子性质的重要因素.     

施加电场的半抛物量子阱中的电光效应

利用量子力学中的紧致密度矩阵方法，研究了施加电场的半抛物量子阱中的电光效应。通过位移谐振子变换，得到了系统中的电子态的精确解。对典型的GaAs材料进行数值计算的结果表明，随着电场强度的增加，电光效应系数几乎线性随之增加；但是随着半抛物量子阱受限势频率的增加，电光效应系数单调地减小；而且在同样的电场强度及抛物束缚势频率作用下，半抛物量子阱模型中的电光效应系数比抛物量子阱模型中的值大两个数量级，这是由于我们所选模型本身的非对称性以及电场进一步使这种非对称性增强的缘故。     

双波泵浦非对称量子阱的光学整流效应

为了实现基于光整流方式的室温下宽调谐高效率太赫兹源,设计了一种适于双波长CO2激光器共振子带跃迁泵浦的双阱嵌套形非对称量子阱结构,结构组分为Al0.5Ga0.5As/Ga As/Al0.2Ga0.8As,采用密度矩阵及迭代方法计算了其二阶非线性光整流系数χo(2)表达式,在导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下对χo(2)进行对比研究。计算结果表明,其偶极跃迁矩阵元随量子阱总阱宽的增大而逐渐减小。当固定量子阱总阱宽及其中一束泵浦光波长不变时,χo(2)随着另一束泵浦光波长的增加,呈现出先增大后减小的变化趋势。当深阱为7 nm、总阱宽为23 nm、两束泵浦光相等为10.64μm时,χo(2)达到最大值5.925×10-6m/V;随着总阱宽的增大,χo(2)曲线呈现"红移"现象,其原因为量子限制效应导致了不同阱宽条件下的量子阱能级值差不同,从而造成满足泵浦光光子能量与能级差共振条件的变化。导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下的χo(2)的最大值对应泵浦光波长基本相同,χo(2)数值上的差异主要由跃迁矩阵元的不同导致。     

PbTe/PbSrTe半导体非对称量子阱中的Rashba效应

窄带隙半导体异质结构的自旋效应最近受到了国际上的很大关注.Ⅳ-Ⅵ族半导体具有各向异性和多能谷的特征,因此可以预期Rashba自旋效应在不同取向的Ⅳ-Ⅵ族半导体量子阱结构中存在显著差异.计算了多个取向的Pb_1-ySr_yTe/PbTe/Pb_1-xSr_xTe非对称量子阱中的Rashba分裂能,结果表明［100］取向的PbTe量子阱的Rashba分裂能在阱宽为5.0nm时 关键词： Ⅳ-Ⅵ族半导体 非对称量子阱 Rashba效应 自旋-轨道耦合分裂     

氮化物抛物量子阱中磁极化子的能量

利用改进的Lee-Low-Pines(LLP)方法和变分法研究了在外磁场作用下氮化物无限抛物量子阱中自由极化子的能级,得到了极化子基态能量随量子阱阱宽和外磁场变化的规律,对GaN/Al_0.3Ga_0.7N抛物量子阱进行了数值计算.结果表明:外磁场对极化子的能量有明显的影响,极化子基态能量随阱宽的增强而减小,随磁场的增强而增大,并且电子-声子相互作用对氮化物量子阱中极化子能量的贡献是很大的.     

非对称耦合量子阱的吸收非线性增强

基于V 形三能级模型运用密度矩阵方程推导了非对称耦合量子阱三阶光学非线性极化率. 具体分析了三阶吸收非线性效率（三阶光学非线性极化率与线性吸收系数之比）随阱间电子相干振荡频率的变化规律. 理论结果表明：三阶吸收非线性效率对阱间电子相干振荡频率相当敏感，当阱间电子相干振荡频率增大时三阶吸收非线性效率显著增强，而当阱间电子相干振荡频率为零时，这种非线性效率类似于单量子阱情况. 与单量子阱相比，对于已设计好的非对称耦合量子阱结构其突出特征表现在，其非线性吸收与色散特性可经由沿材料生长方向偏压进行控制. 据此，我们预期利用这种非对称耦合量子阱结构能设计成光通信中的光限幅器和可控克尔光开关.     

量子阱、超晶格结构的线性电光效应研究进展

本文综合比较了各种用以解释量子阱、超晶格结构线性电光效应(LEO)的理论和模型,如:EFT理论,GBC理论,HBF模型等;并按三种量子阱结构:阱区和势垒层具有一种相同原子的I型量子阱(CA QWs)、阱区和势垒层不具有相同原子的I型量子阱(NCA QWs)以及II型量子阱,给出了具体的量子阱超晶格结构线性电光效应的研究现状;最后总结了目前硅基量子阱、超晶格LEO的一些研究结果,并分析指出了对其作进一步研究的发展方向。     

量子阱、超晶格结构的线性电光效应研究进展

本文综合比较了各种用以解释量子阱、超晶格结构线性电光效应(LEO)的理论和模型,如:EFT理论,GBC理论,HBF模型等;并按三种量子阱结构:阱区和势垒层具有一种相同原子的I型量子阱(CA QWs)、阱区和势垒层不具有相同原子的I型量子阱(NCA QWs)以及II型量子阱,给出了具体的量子阱超晶格结构线性电光效应的研究现状;最后总结了目前硅基量子阱、超晶格LEO的一些研究结果,并分析指出了对其作进一步研究的发展方向。     

非对称双量子阱中载流子耦合的温度依赖性

非对称双量子阱中载流子动力学过程的温度依赖性研究,对于实现室温下高效的量子阱光电器件有着非常重要的意义。随着温度的升高,量子阱中的载流子被热激发到势垒层中后,部分载流子会被量子阱再俘获,即在不同的量子阱之间发生了载流子的耦合。利用耦合多量子阱载流子动力学模型,模拟了非对称双量子阱中载流子耦合的温度依赖性。研究表明,在不同温度下,各量子阱的光致荧光强度比强烈地依赖于量子阱的激活能差。光致荧光强度比的最大值与激活能差成指数关系,而其所对应的温度与激活能差成线性关系。     

非对称ZnO/ZnMgO双量子阱内量子效率的提高

在c-plane面蓝宝石衬底上生长了ZnO/Zn0.85Mg0.15O非对称双量子阱,其内量子效率相对于对称量子阱有了显著的提高。ZnO/Zn0.85Mg0.15O的10周期对称量子阱和5周期非对称双量子阱都是利用等离子体辅助分子束外延技术制备的。ZnO/Zn0.85Mg0.15O非对称双量子阱的内量子效率提高至对称阱的1.56倍。时间分辨光谱和光致发光谱测试结果证实,在ZnO/Zn0.85Mg0.15O非对称双量子阱中存在从窄阱到宽阱的激子隧穿过程,这是内量子效率提高的主要原因。     

缓冲层对量子阱二能级系统中电子子带间跃迁光吸收的影响

由于ZnO缓冲层对纤锌矿ZnO/Mg_xZn_(1-x)O有限深单量子阱结构左垒的限制作用,导致阱和右垒的尺寸、Mg组分值等因素将影响系统中形成二能级.本文考虑内建电场、导带弯曲及材料掺杂对实际异质结势的影响,利用有限差分法数值求解Schr?dinger方程,获得电子的本征能级和波函数,探讨ZnO缓冲层对此类量子阱形成二能级系统的尺寸效应及三元混晶效应的影响;利用费米黄金法则探讨缓冲层、左垒、阱及右垒宽度和三元混晶效应对此类量子阱电子子带间跃迁光吸收的影响.计算结果显示:对于加入ZnO缓冲层的ZnO/Mg_xZn_(1-x)O有限深单量子阱二能级系统,左垒宽度临界值会随着阱宽和Mg组分值的增大而逐渐减小,随着右垒宽度和缓冲层厚度的增大而逐渐增大;量子阱中电子子带间跃迁光吸收峰会随着左垒、右垒尺寸以及Mg组分的增大发生蓝移,随着阱宽增大而发生红移.本文所得结果可为改善异质结器件的光电性能提供理论指导.     

纤锌矿氮化镓基阶梯量子阱中界面声子的色散谱与散射率

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。     

非对称量子阱中的二阶非线性光学极化率

本文主要研究了一个特殊非对称量子阱中的二阶非线性光学极化率,并且利用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代方法导出了二次谐波极化率的解析表达式.最后,以典型的GaAs/AlGaAs非对称量子阱为例作了数值计算.数值结果表明,较大的二次谐波极化率与系统的非对称性有关,系统的非对称性越大,二次谐波极化率越大.