一维半导体的光学吸收

研究一维半导体在外电磁场中的光吸收、涉及电子带间的直接跃迁与间接跃迁，考虑了电子－空穴相互作用的激子光吸收，导出一维半导体的光吸收系数公式。     

强光与自由电子的相互作用——半导体中载流子的多光子过程

本文讨论了半导体中载流子与laser光的相互作用。把电子运动分成带内运动与带间跃迁两部分后,我们证明了在强光下,电子在带内运动的状态仍可用准动量p来标志,但不再是通常的稳定态,波函数中包含一个描述强迫运动的因子。进一步以带间跃迁或其他带内过程作为微扰,由于在跃迁过程中强迫运动部分也改变,因此伴随着有多光子的吸收或发射。根据一般的讨论,我们计算了由电声子作用引起的自由载流子吸收及由价带到导带的直接多光子跃迁的吸收系数。粗略估计表明,在一些材料中,上述过程引起的双光子吸收是可以被观察到的,特别是Ge中的直接双光子吸收。我们还指出,利用一束laser光射到晶体上后,可以在红外区域看到激子吸收线,从而提高了分辨率,并具体地分析了CdSe中激子吸收的情况。     

国内多孔硅研究近况

 硅和砷化镓的电子结构不同.前者属于间接带隙半导体,电子在价带和导带间的跃迁需要伴随声子的吸收或发射;而砷化镓属于直接带隙半导体,电子可以直接在价带和导带间跃迁.正是由于这个原因,砷化镓的发光效率远远大于硅.目前半导体光电器件均由砷化镓等直接带隙半导体制成.多孔硅是在单晶硅表面上制成的厚度约1-10μm的薄膜,其中含有百分之几十的孔隙,孔隙的横向直径很小,其量级为10nm,而高度可达μm量级.多孔硅在硅器件上有一定的应用前景.多年来不断有论文发表.     

垂直电场下扭转双层石墨烯光学吸收性质的理论研究

层间扭转角度是对石墨烯物理性质宽波段可调谐的一个新参量.本文采用2°<θ<15°扭转角度下的连续近似模型,获得了不同扭转角度双层石墨烯分别在有、无电场下的能带结构,通过电子-光子相互作用跃迁速率,计算模拟了范霍夫奇点附近电子带内跃迁和带间跃迁所引起的光学吸收谱.结果表明,在无外加电场时,带间跃迁吸收峰的位置随着扭转角度的增大而发生从红外到可见光波段的蓝移,且吸收系数增大,带内跃迁的光学吸收系数相对于带间跃迁高出2个数量级;而存在外加电场时,两个范霍夫奇点在波矢空间的位置发生偏移,带间跃迁吸收峰发生分裂,且两个分裂的吸收峰位置随着电场强度的不断增大而反向行进.上述研究结果对石墨烯材料在光电器件方面的应用有一定指导作用.     

类石墨烯结构二维层状碳化硅的非线性二次谐波特性的第一性原理研究

二维层状碳化硅（two-dimensional layered silicon carbide,2d-SiC）是一种类石墨烯结构的半导体,在非线性光学频率转换上具有潜在的应用.本文基于第一性原理高精度全电子势线性缀加平面波结合态求和方法研究了层叠和拉伸下类石墨烯2d-SiC结构的非线性二次谐波系数.非线性过程物理源分析表明,三带项构成的单粒子跃迁过程是2d-SiC结构的二次谐波过程的主要微观跃迁机制,电子的带间运动显著受到带内运动的调谐,π电子离域带对非线性过程有重要贡献.理论上给出了2d-SiC结构的二次谐波系数的角度依赖,为实验研究提供理论参考.拉伸可导致不同频率的二次谐波增强.     

半导体超晶格和量子阱中量子态的光谱研究

本文讨论半导体超晶格及量子阱导带和价带的量子化亚带或子能级之间的带间光跃迁过程。所讨论的光跃迁过程或光谱研究方法有吸收光谱、光电流谱、光荧光和荧光激发谱、调制光谱以及喇曼散射光谱。关于亚带能量状态将着重讨论量子阱中的激子效应和价带亚带混和及其对带间光跃迁的影响。     

电场调控双层石墨烯纳米带的电子结构和光学性质

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了外加电场作用下双层AA堆垛的Armchair边缘石墨烯纳米带(BAGNRs)的电子结构和光学性质. BAGNRs具有半导体特性,其带隙随带宽(宽度为4～12个碳原子)的增加而振荡性减小.当施加电场后,BAGNRs的带隙随着电场强度的增加而逐渐减小,带隙越大对电场值的变化越敏感.当电场值为0.5 V/?时,所有BAGNRs的带隙都为零. BAGNRs具有各向异性的光学性质,其介电函数在垂直极化方向为半导体特性,而在平行极化方向为金属特性.在外加电场的作用下,BAGNRs的介电函数、吸收系数、折射系数、反射系数、电子能量损失系数和光电导率,其峰值向低能量区域移动,即产生红移现象.电场增强了能带间的跃迁几率.纳米带宽度对这些光学性质参数具有不同程度的影响.研究结果解释了电场调控BAGNRs光学性质的规律和微观机理.     

半导体超晶格和量子阱中量子态的光谱研究

本文讨论半导体超晶格及量子阱导带和价带的量子化亚带或子能级之间的带间光跃迁过程。所讨论的光跃迁过程或光谱研究方法有吸收光谱、光电流谱、光荧光和荧光激发谱、调制光谱以及喇曼散射光谱。关于亚带能量状态将着重讨论量子阱中的激子效应和价带亚带混和及其对带间光跃迁的影响。     

半导体物理效应及其应用讲座第四讲光吸收跃迁效应与半导体红外探测器的应用发展

光吸收跃迁效应是半导体光电探测器的基本物理过程.文章主要介绍光吸收跃迁效应在窄禁带半导体红外探测器应用方面的研究进展.讨论窄禁带半导体带间光吸收跃迁的理论和实验.文章还介绍了本征光吸收系数的表达式及其在材料表征和确定器件截止波长方面的应用,以及它在解释近年来发现的HgCdTe光电二极管电致负荧光现象方面的应用.     

半导体超晶格子带间跃迁的光学双稳

运用Kronig-Penney(KP)模型的新形式,研究半导体超晶格中子带间跃迁的光学双稳特性。由二子能带模型密度矩阵方法,导出了子带间光跃迁的Maxwell-Bloch(MB)方程。从MB方程的定态解出发,得到了环形腔中超晶格子带间跃迁的光学双稳态方程,进而讨论了这种光学双稳的特点以及实现的条件。 关键词：     

闪锌矿GaN/AlGaN量子点中激子态及光学性质的研究

在有效质量近似的框架下,运用变分方法研究闪锌矿GaN/AlGaN量子点中的激子态及相关光学性质,探讨电子与空穴在量子点中的三维空间受限和有限势效应.数值计算结果显示,当量子点的尺寸增加时, 量子尺寸效应对电子和空穴的影响减弱,基态激子结合能和带间光跃迁能也都降低;而当该量子点中垒层AlGaN中 Al含量增加时,提高了量子点对电子和空穴的束缚作用, 同时基态激子结合能和带间光跃迁能都增加.数值的理论结果与相关实验测量结果一致.     

次近邻跃迁对石墨烯纳米带输运性质的影响

根据紧束缚模型,利用格林函数的方法,将次近邻跃迁考虑在内,研究了扶手椅型石墨烯纳米带的输运性质.通过数值计算,给出了不同尺寸和不同次近邻跃迁能下系统的能量-电导和电流-电压特征曲线.结果表明,次近邻跃迁对扶手椅型石墨烯纳米带的输运性质有显著的影响.它破坏了电导共振峰关于能量的对称分布,增强了系统的导电性,减小了电子导电偏压阈值,加速了系统输运性能由半导体向导体转变. 次近邻跃迁能和石墨烯纳米带的尺寸越大,这种影响越明显     

基于GaAs-AlGaAs非对称耦合量子阱材料的半导体弱光开关

提出了一种基于在GaAs-AlGaAs非对称耦合量子阱材料子带跃迁的量子干涉的半导体弱光开关，分析了驰豫速率γ21对光开关的影响，这种半导体弱光开关是半导体超晶格材料共振隧穿作用导致的子带跃迁的Fano干涉的结果，由于半导体结构与材料可以人为地选择，相干强度可以控制和改变，这种半导体弱光开关比采用原子系统更实用，这也是一种在半导体材料中实现一束光控制另一束光的方法。     

电场调制反射光谐及其在固体研究中的应用

电场调制反射光谱(简称electroreflectance或ER)是进行半导体能带结构研究和材料鉴定的重要手段.1964年,Seraphin[1]首次观测到与Ge的基本吸收边E0有关的ER谱结构.七十年代初,ER谱已成为研究半导体材料性质的有效手段.七十年代后期,随着近代光谱技术的蓬勃发展和各种大型谱仪的出现,ER谱曾一度出现了停滞的状况.高近两年的研究发现,调制光谱方法在研究半导体超晶格和量子阶中的电子能态方面可以发挥重要作用.人们利用这种方法已经观察到量子数高达9的高子能级间的跃迁,Δn≠0的禁戒跃迁,激子态的跃迁,子带的色散和超晶格的微结构等.因…     

半导体中光的相干传播理论(Ⅲ)

本文是半导体中光的相干传播理论的第三部分。在前面两篇文章的基础上,推导了光在半导体中相干传播的Maxwell-Bloch方程;利用这组方程,讨论了带间跃迁和激子跃迁两种情况的许多可能的相干传播效应。文中特别着重分析了自感透明现象,证明了对于上述两种跃迁自感透明现象都是可能发生的。 关键词：     

Ag-BaO薄膜在垂直表面电场作用下的光吸收增强

Ag-BaO薄膜是金属纳米微粒埋藏于半导体介质中的功能复合薄膜,它具有超快的光电时间响应,可以检测超短激光脉冲,在Ag-BaO薄膜表面加入垂直电场,可以提高薄膜的光电发射效率,在垂直表面电场作用下近紫外波段光吸收有较明显增强现象,在波长λ=303nm处15V电压作用下光吸收增强6.5%,30V电压作用下增强18%。这种光吸收增强是由于在电场作用下,薄膜的能带结构发生倾斜,以及在强电场下能级分裂。光吸收涉及被激发电子在倾斜能带间隧穿几率的增加,和被激发电子在这些分裂能级间的跃迁。     

周期系统的介电矩阵—Hartree—Fock自洽场方法

从 Hartree-Fock 自洽场得到了周期性媒质中包含交换作用的介电矩阵,并应用它讨论了半导体超晶格的等离激元色散关系和金属钠的直接带间跃迁。数值计算表明:在有限波矢情形,交换效应的修正是重要的.     

ZnTe结构相变、电子结构和光学性质的研究

运用密度泛函理论体系下的投影缀加波方法, 对闪锌矿和朱砂相结构的ZnTe在高压下的状态方程和结构相变进行了研究, 并分析了相变前后的原胞体积、电子结构和光学性质. 结果表明: 闪锌矿结构转变为朱砂相结构的相变压力为8.6 GPa, 并没有出现类似材料高压导致的金属化现象, 而是表现出间接带隙半导体特性. 相变后, 朱砂相结构Zn和Te原子态密度分布均向低能级方向移动, 带隙变小; 轨道杂化增强, 更有利于Te 5p与Zn 3d间的电子跃迁, 介电常数虚部主峰明显增强, 但宏观介电常数不受压力的影响.     

半导体带间级联激光器研究进展

半导体带间级联量子阱是实现3~5μm波段中红外激光器的重要前沿,其在半导体光电器件技术、气体检测、医学医疗以及自由空间光通信等诸多领域具有重要科学意义和应用价值。半导体带间级联量子阱发光机理是以二类量子阱中的电子与空穴的带间辐射复合发光为主导,再通过电子注入区与空穴注入区形成级联放大,实现多个量子阱周期内电子与空穴的重复利用。本文综述了半导体带间级联激光器从提出能带结构、外延材料到器件制备技术的发展历程,剖析了器件结构各功能区基本概念和工作原理,介绍了器件结构设计与制备工艺技术难点的里程碑突破,详细解释了载流子再平衡、分别限制层等设计,最后展望了半导体带间级联激光器的发展方向和趋势。     

空间群选择定则的计算方法

一、引 言 晶体空间群选择定则是用群论方法研究光与晶体相互作用(例如红外吸收、γ散射等过程)的一个基础工作.在晶体特别是在半导体中,跃迁和散射过程涉及电子和声子、电子和光子以及电子同时和声子及光子的相互作用.例如,在锗、硅等半导体中的光跃迁就包括没有声子参加的直接光跃迁和有声子参加的间接光跃迁.只允许某些跃迁的规则称为选择定则, 由量子力学我们知道,由算符H描述的相互作用引起电子从φm态跃迁到φn态,跃迁几率的大小,由下面的积分决定:当这个积分为0时,跃迁是不允许的;当这个积分不为0时,跃迁是允许的.但这个积分计算起…