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.     

两端叠层结构的中长波量子阱红外探测器

采用分子束外延技术生长了两个叠层结构的双色量子阱红外探测器结构,并经过光刻和湿法刻蚀制作成两端结构的量子阱红外探测器单元器件. 通过改变量子阱势垒高度,势阱宽度,掺杂浓度,重复周期数等器件参数,可以使总电压在两个叠层之间产生适当的分布,从而使器件表现出不同的电压响应特点. 光电流谱测量显示,器件1随着外加偏置电压可实现对于中波大气红外窗口(3—5 μm)和长波大气红外窗口(8—12 μm)红外响应的切换,器件2在不同的偏置电压下可以对这两个波段同时做出响应. 本文探讨了两端叠层结构量子阱红外探测器的工作原 关键词： 电压调制 同时响应 量子阱红外探测器 双波段     

双阱结构含时量子输运的微扰论及输运方程

利用Lewis-Riesenfeld不变量理论和与不变量有关的幺正变换方法研究了双阱结构含时量子 输运的微扰论.获得了双阱内含时薛定谔方程的精确解的完备集，在此基础上，把双阱与左 右热库的相互作用作为微挠，获得了双阱结构一阶近似下的输运方程，并在绝热近似下提供 了一种用于研究量子输运过程中几何相因子(Berry相因子)的方法. 关键词： 含时量子输运 输运方程 不变量 几何相因子     

非相对论粒子高次谐波辐射作为短波长激光的可能性

在经典力学框架内,把粒子在周期外场中的运动方程化为摆方程,利用广义三角函数的Bessel展开讨论了系统存在高次谐波辐射的可能性,并在固定力矩情况下讨论了系统的基本特征。用Jacob ian椭圆函数和第一类椭圆积分解析地给出了无扰动系统的解和振动周期,并用数值方法分析了系统的相平面特征和它的稳定性。结果表明:当外力矩为零时,系统的接受度最大,俘获的电子数最多,辐射强度最强;随着外力矩增加,接受度降低;当无量纲的外力矩为1时,接受度为零,系统处于临界状态。临界状态与系统参数有关,只需适当调节参数,可望输出强度比较大的高次谐波辐射。     

RFQ加速器束流接受度的计算

基于RFQ加速器中束流横向运动方程描述了一种计算其入口处束流接受度的方法.针对特定结构参数的四翼型RFQ加速器,给出了计算结果为:加速质子束时的系统接受度在x-x′平面为0.0153cm·rad,在y-y′平面为0.0114cm·rad.此方法也适用于求解其它已知结构、使用射频场加速、线性横向电场的加速器的接受度.     

磁量子结构中二维自旋电子的隧穿输运

研究了零偏压和偏置电压作用下磁量子结构中自旋电子的隧穿输运性质. 结果表明电子自旋 输运的性质不仅取决于磁量子结构的构型、入射电子的能量和波矢, 而且取决于偏置电压. 在零偏压下, 由等同的磁垒磁阱构成的磁量子结构不具有自旋过滤的特点, 而由不等同的磁 垒磁阱构成的磁量子结构却具有较好的自旋过滤特点. 偏置电压极大地改变了磁量子结构中 电子的极化程度, 使得电子隧穿等同的磁垒磁阱构成的磁量子结构的输运性质也显著地依赖 于电子的自旋指向. 关键词： 磁量子结构 自旋电子 隧穿输运 自旋极化     

InAs/GaSb量子阱中太赫兹光电导特性

太赫兹技术由于具有重大的科学价值及应用前景而引起了广泛关注,其核心问题是性能优异的室温太赫兹辐射源和探测器研究.本文用半经典的玻尔兹曼方程方法研究了In As/Ga Sb量子阱系统中载流子对电磁场的响应,运用平衡方程方法求解玻尔兹曼方程得到了量子阱系统中的光电导,系统地研究了量子阱结构对光电导的影响,揭示了在该量子阱系统中光电导产生的物理机制.研究发现,量子阱结构主要通过调节载流子的能级、浓度和波函数的耦合影响光电导,对称性较好的量子阱结构(8 nm-8 nm)的光电导信号更强,其峰值落在太赫兹区(0.2 THz),并且在低温下器件的性能较好,温度升高则吸收峰略有降低,且光电导峰值发生红移.研究结果表明该量子阱系统可以用作室温太赫兹光电器件.     

甚长波量子阱红外探测器的暗电流特性研究

基于载流子在量子结构中的输运理论研究了甚长波量子阱红外探测器(峰值响应波长15μm，量子阱个数大于40)的载流子的输运性质.研究结果表明，在甚长波量子阱红外探测器中，电流密度一般很低，暗电流主要来源于能量高于势垒边的热激发电子.通过薛定谔方程和泊松方程以及电流的连续性方程的自洽求解，发现外加偏压下电子浓度在甚长波器件各量子阱的分布发生较大变化，电场在整个器件结构上呈非均匀分布，靠近发射极层的势垒承担的电压远远高于均匀分布的情形.平带模型假定电压在器件体系上均匀分布，导致小偏压下的理论计算值远远低于实验值. 关键词： 甚长波量子阱红外探测器 量子波输运 暗电流     

加偏置电场的双曲线量子阱中的光整流效应

用量子力学中密度矩阵算符理论导出了加偏置电场的双曲线量子阱中光整流系数的解析表达式.并以典型的GaAs双曲线量子阱为例进行了数值计算。研究结果表明,该势阱中的光整流系数与势阱的形状和偏置电场的强度有关。通过调节势阱参量a以及外加偏置电场,在该势阱中可获得一个大的光整流系数.     

Zn1-xCdxSe-ZnSe多量子阱的光学双稳态

用常压MOCVD法在GaAs衬底上生长了Zn_1-xCd_xSe-ZnSe多层结构.通过X-射线衍射谱和光致发光等方法判断,表明该材料为多量子阱结构.从室温下的透射光谱上可以观察到这种多量子阱中的n=1的激子吸收峰,并观测到起因子激子的ns量级的光学双稳态.     

正弦平方势与掺杂超晶格双稳态系统的全局分叉

掺杂超晶格是对同一材料交替掺入n-型和p-型杂质,形成n-i-p-i-n-i-p-i…一维阵列的周期结构。由于交替掺杂,衬底材料的导带受到周期调制形成一个个十分类似于正弦平方形式的量子阱。引入正弦平方势,在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为具有阻尼项和受迫项的广义摆方程。用Jacobian椭圆函数和第一类全椭圆积分找到了无扰动系统的解和粒子振动周期,利用Melnikov方法分析了系统的全局分叉与Smale马蹄变换意义上的混沌行为,给出了系统通过级联分叉进入混沌的临界值。结果表明,对于异宿轨道,当参数满足条件 ＜πsech 时,系统出现了Smale马蹄变换意义上的混沌振荡。对于振荡型周期轨道,当参数满足条件 ＜πsech 时,产生了奇阶振荡型次谐分叉。注意到系统进入混沌的临界条件与它的参数有关,只需适当调节这些参数就可以避免或控制混沌,为光学双稳态器件的设计提供了理论分析。     

形(应)变超晶格的沟道效应与系统的相平面特征

利用正弦平方势,把粒子运动方程化为具有δ力矩的摆方程.分析了无扰动系统的相平面特征,计算了扰动系统的退道效应.讨论了退道系数与晶格形变之间的关系.The particle motion equation has been reduced to the pendulum equation with a δ moment by using sine squared potential. The phase planar characteristics have been analysed for a non perturbed systeam . The dechanneling effects have been calculated numerically for a perturbed system. The relationship between the dechanneling fraction and superlattice deformation in resonance has been discussed.     

Small amplitude approximation and stabilities for dislocation motion in a superlattice

Starting from the traveling wave solution, in small amplitude approximation, the Sine-Gordon equation can be re- duced to a generalized Duffing equation to describe the dislocation motion in a superlattice, and the phase plane properties of the system phase plane are described in the absence of an applied field. The stabilities are also discussed in the presence of an applied field. It is pointed out that the separatrix orbit describing the dislocation motion as the kink wave may transfer the energy along the dislocation line, keep its form unchanged, and reveal the soliton wave properties of the dislocation motion. It is stressed that the dislocation motion process is the energy transfer and release process, and the system is stable when its energy is minimum.     

正切平方势单量子阱的本征值和本征函数

鉴于“方形”势阱描述量子阱中的电子运动行为过于简单、过于理想,引入了正切平方势来代替,使结果得到了改善。在量子力学框架内,利用正切平方势把电子的Schrdinger方程化为超几何方程,利用系统参数和超几何函数严格地求解了电子的本征值和本征函数,并以Ga_1-xAl_xAs-GaAs-Ga_1-xAl_xAs量子阱为例计算了电子的能级和能级之间的跃迁。结果表明,电子在量子阱中的能量是量子化的,而相邻能级之间的跃迁给出与实验进一步符合的结果。     

掺杂超晶格量子阱的沟道效应与沟道辐射

分析了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,利用正弦平方势描述了掺杂超晶格量子阱沟道粒子的运动行为,并在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为摆方程。用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,导出了量子阱沟道辐射的辐射强度和辐射能量。结果表明,对于能量为100 MeV左右的电子,辐射能量可达keV量级（X能区）。指出了用量子阱沟道辐射作为X激光或γ激光的可能性。     

Schrdinger方程的一般解与超晶格多量子阱的电子跃迁

假设超晶格量子阱是一个形状任意的周期势阱,电子在超晶格中的运动问题可视为周期场中的运动问题.在量子力学的框架内,从Schr dinger方程和它的一般解出发,利用Bloch理论和传输矩阵方法导出了系统的色散方程;在抛物线近似下,讨论了超晶格量子阱的电子跃迁.结果表明,辐射能量位于红外、远红外或太赫兹波段.     

2D chaotic quantum states in superlattices

The semiclassical motion of an electron along the axis of a superlattice may be calculated from the miniband dispersion curve. Under a weak electric field the electron executes Bloch oscillations which confines the motion along the superlattice axis. When a magnetic field, tilted with respect to the superlattice axis, is applied the electron orbits become chaotic. The onset of chaos is characterised by a complex mixed stable-chaotic phase space and an extension of the orbital trajectories along the superlattice axis. This delocalisation of the orbits is also reflected in the quantum eigenstates of the system some of which show well-defined patterns of high probability density whose shapes resemble certain semiclassical orbits. This suggests that the onset of chaos will be manifest in electron transport through a finite superlattice. We also propose that these phenomena may be observable in the motion of trapped ultra-cold atoms in an optically induced superlattice potential and magnetic quadrupole potential whose axis is tilted relative to the superlattice axis.     

Lindhard势与形变超晶格系统的共振现

假设超晶格“折沟道”对粒子的作用等效为形状相似的周期调制; 利用Lindhard 展开势, 并在小振幅近似下, 将面沟道粒子的运动行为化为了具有硬特性的弹簧振子。 利用多重尺度法分析了共振线附近的粒子运动行为, 讨论了系统的主共振、 子共振和超共振。 计算了超晶格“折沟道”临界斜率与系统参数之间的关系, 为研究超晶格光磁电效应提供了理论分析。It is assumed that a periodic modulation is equivalent to the deflected channel of the superlattice. In the small amplitude approximation the particle motion equation has been reduced to the Duffing equation with a hard-spring properties by using Lindhard expanded potential. The main resonance, the sub-harmonic resonance and the super-harmonic resonance have been analysed by the multi-scale technique. The critical parameter of the deflected channelling has been calculated, the results provided a theory analyse for the photo-magneto-electric effects of the superlattice.      

引入反比相关双曲余弦平方势描述超晶格量子阱的电子跃迁

鉴于“方形”势阱过于简单和理想,引入了反比相关双曲余弦平方势描述超晶格量子阱中的电子运动行为。在量子力学框架内,把电子的Schrodinger方程化为了超几何方程, 并以Ga1-xAlxAs-GaAs- Ga1-xAlxAs量子阱为例计算了电子的带内跃迁和带间跃迁。结果表明,能级数目和跃迁能量与阱深、阱宽等系统参数有关,只需适当调节这些参数就可望实现对超晶格量子阱光电特征的调节与控制。     

引入反比相关双曲余弦平方势描述超晶格量子阱的电子跃迁

 鉴于“方形”势阱过于简单和理想，引入了反比相关双曲余弦平方势描述超晶格量子阱中的电子运动行为。在量子力学框架内，把电子的Schrodinger方程化为了超几何方程, 并以Ga^1-xAl^xAs-GaAs- Ga^1-xAl^xAs量子阱为例计算了电子的带内跃迁和带间跃迁。结果表明，能级数目和跃迁能量与阱深、阱宽等系统参数有关，只需适当调节这些参数就可望实现对超晶格量子阱光电特征的调节与控制。