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低维半导体能带计算及可调谐太赫兹源研究

作　者: 郭旭光
导　师: 曹俊诚
学　校: 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 半导体低维结构平面磁场 Monte-Carlo模拟 THz辐射源
分类号: TN301
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文中我们主要研究了在电场和磁场作用下几种半导体低维结构的能带结构、光学性质和电子动力学行为，并提出了一种可能的可调谐THz辐射源理论设计方案。本文的主要内容和结论如下： 1．研究了一种包含稀磁半导体材料的三对称耦合量子阱在磁场下的带间激子吸收行为。结果表明磁场可以有效的调节激子吸收谱和量子阱间的耦合；在较低磁场下，其引入的限制势对激子吸收谱的主要特性的影响可以忽略。 2．研究了GaAs／(Al,Ga)As纳米环耦合双量子阱在外加径向和横向电场下的带间激子吸收谱。在不同径向电场下的纳米环耦合量子阱的激子吸收行为与普通方量子阱的激子吸收谱类似。而在横向电场下，由于势垒的限制效应减弱和角向跃迁选择定则被破坏，激子吸收峰明显展宽，强度降低。 3．利用平面波展开法，研究了平面磁场作用下n型掺杂的ZnSe／(Zn，Cd，Mn)Se窄量子阱的导带能带结构。在ZnSe／(Zn，Cd,Mn)Se窄量子阱中，由于巨Zeeman分裂，在几个特斯拉的磁场强度下，实现了二维电子的完全自旋极化，同时磁场对电子能量色散关系的影响可以忽略。 4．计算了在平面磁场作用下的n型掺杂的GaAs／(Al,Ga)As宽量子阱导带能带结构，由于最低两个子带的反交叉现象，在能量色散关系曲线上出现负有效质量区域，讨论了掺杂浓度、磁场强度以及生长方向上电场对负有效质量区域的影响。利用Monte-Carlo模拟方法，研究了平面磁场作用下GaAs／(Al,Ga)As宽量子阱中二维电子的输运行为，并讨论了在以上系统中在直流偏压下出现电流振荡需要满足的条件及其作为可调谐太赫兹辐射源的可能性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
第一章前言  7-9
第二章磁场下稀磁半导体耦合量子阱带间吸收谱的理论研究  9-16
  §2-1 前言  9
  §2-2 模型和算法  9-11
  §2-3 结果和讨论  11-14
  §2-4 小结  14-15
  参考文献  15-16
第三章外电场下有限宽度纳米环双量子阱的带间吸收谱的研究  16-22
  §3-1 前言  16
  §3-2 模型和算法  16-17
  §3-3 结果和讨论  17-19
  §3-4 小结  19-20
  参考文献  20-22
第四章平面磁场下量子阱的电子结构的研究  22-33
  §4-1 前言  22-23
  §4-2 平面波展开法求解量子阱和超晶格电子结构  23-25
    §4-2-1 导带电子结构  23-24
    §4-2-2 p型掺杂量子阱或超晶格价带电子结构  24-25
  §4-3 稀磁半导体窄量子阱中平面磁场诱导的完全自旋极化二维电子气  25-31
    §4-3-1 简介  25-26
    §4-3-2 计算方法  26-27
    §4-3-3 结果和讨论  27-30
    §4-3-4 小结  30-31
  参考文献  31-33
第五章可调谐负有效质量太赫兹辐射源理论研究  33-48
  §5-1 前言  33-34
  §5-2 n型宽量子阱中平面磁场诱导的负有效质量  34-38
  §5-3 Monte-Carlo模拟  38-41
  §5-4 可调谐太赫兹源理论设计  41-46
  参考文献  46-48
第六章结论和展望  48-50
致谢  50-51
博士和博士后期间发表和待发表论文  51-53

低维半导体能带计算及可调谐太赫兹源研究

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