收藏本站
《中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

太赫兹量子级联激光器电子动力学研究

高少文  
【摘要】:太赫兹(THz)技术是近年来十分热门的一个研究领域,2004年被评为影响世界未来的十大科技之一。量子级联激光器(QCL)则是产生太赫兹辐射的重要器件之一。本学位论文利用二维材料体系中电子、声子、光子之间的散射模型,从理论上对量子级联激光器电子动力学进行了深入的研究,探索了太赫兹量子级联激光器有源层和波导层结构设计方法,研究成果对深入了解量子级联激光器发光物理机制和研制出新型的太赫兹量子级联激光器有重要意义。本论文主要内容和结论包括: 1、通过研究多量子阱导带电子能带模型,考虑材料界面处电子有效质量不连续性,讨论了量子级联激光器有源区导带电子能量在掺杂和外加电场下的自洽解,结果表明将Shr(?)dinger方程的微分项展开为比展开为得到更精确的电子能级能量,研究结果对太赫兹量子级联激光器有源区的设计有重要指导意义。 2、研究了量子级联激光器内电子—受限纵光学声子,电子—界面声子,电子—电子,电子—光子等相互作用下的电子散射速率;计算了散射速率与电子初始能量、量子阱宽、外加电场以及掺杂浓度的关系。结果表明:要在量子级联激光器内实现能级粒子数翻转,电子—受限纵光学声子、界面声子的作用是主要因数;电子—电子相互作用在电子能量差较小(太赫兹能量范围),掺杂浓度较大(≈10~(12)cm~(-2))的情况下,散射速率达到皮秒量级,是太赫兹量子级联激光器设计中要考虑的重要因数;电子—光子作用下的散射速率要比电子—声子作用下的散射速率低几个数量级;外加电场对低能级电子散射速率的影响较小,对高能级电子的散射速率影响相对较大。 3、研究了利用金属作为波导层结构时,金属—半导体界面等离子体激元模式。从理论上对激射波长在17μm的GaAs/AlGaAs量子级联激光器的波导层设计进行了讨论,分别研究了传统的递变低折射率波导、单面金属波导、双面金属波导、金属波导与高掺杂层相结合四种波导设计。结果表明,对长波长量子级联激光器利用金属进行波导设计,可以降低波导层厚度,提高光场限制因子。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN248

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 何晓勇;太赫兹量子级联激光器电子输运及波导研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
2 于莉媛;半导体二维电子气太赫兹光吸收特性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
3 吕京涛;太赫兹量子级联激光器及其它半导体辐射源研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 曹俊诚;太赫兹辐射源与探测器研究进展[J];功能材料与器件学报;2003年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邹德恕,廉鹏,张丽,王东凤,杜金玉,刘莹,韩金茹,徐晨,高国,沈光地;980nm半导体激光器远场特性的优化[J];半导体光电;2002年04期
2 吴根柱,齐鸣,何友军,张永刚,李爱珍;半导体激光器腔面镀膜研究[J];半导体光电;2003年03期
3 周震,黄永清,任晓敏;晶片键合技术及其在垂直腔型器件研制中的应用[J];半导体光电;2003年04期
4 刘刚明,武斌;808nm大功率准连续LD阵列[J];半导体光电;2004年06期
5 宋海鹏;温继敏;陈城;祝宁华;;DFB-LD在不同温度下的频响测量[J];半导体光电;2006年01期
6 李冬梅;安振锋;王晓燕;许敏;陈国鹰;;大功率半导体激光器阵列热特性分析[J];半导体技术;2006年11期
7 刘立新,赵红东,曹萌;垂直腔面发射激光器热场特性分析[J];微纳电子技术;2003年04期
8 刘承师,马本堃,王立民;在量子阱中自组织量子点结构GaN/Al_xGa_(1-x)N的电子能谱[J];半导体学报;2002年10期
9 李昱峰,韩培德,陈振,黎大兵,王占国;表面应力诱导InGaN量子点的生长及其性质[J];半导体学报;2003年01期
10 江李,林涛,韦欣,王国宏,张广泽,张洪波,马骁宇,李献杰;InP基长波长光发射OEIC材料的MOCVD生长[J];半导体学报;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 钱凌轩;施鹏程;陈建国;冯振中;;激光二极管阵列高阶侧模的外腔锁定[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
2 单肖楠;路国光;何春凤;秦莉;晏长岭;王立军;;980nm垂直外腔面发射激光器理论分析[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
3 肖辉东;邱宗明;郭彦珍;赵念念;;半导体激光器三坐标测量机非接触跟踪测头的实验研究[A];制造技术自动化学术会议论文集[C];2004年
4 申金娥;荣健;刘文鑫;;太赫兹技术在通信方面的研究进展[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(C 激光技术与应用专题)[C];2006年
5 迟欣;李琦;单纪鑫;王骐;;聚乙烯材料的THz吸收特性实验[A];2007年先进激光技术发展与应用研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈稷;太赫兹波及光学过程层析成像技术研究[D];浙江大学;2005年
2 洪治;改善高功率半导体激光器相干特性的研究[D];浙江大学;2001年
3 邓云龙;涡轮LP-MOCVD研制GaInP/GaA1InP应变多量子阱高亮度发光二极管[D];华南师范大学;2002年
4 涂洁磊;新型MIp~+-Al_(0.3)Ga_(0.7)As/p-n-n~+-GaAs结构太阳电池电子及辐照效应研究[D];四川大学;2002年
5 李宾中;多束激光的并合、传输变换与照明特性研究[D];四川大学;2002年
6 侯培国;分布式光纤温度传感系统的理论与实验研究[D];燕山大学;2003年
7 陈进;高功率LD泵浦的内腔倍频Nd:YAG激光器研究[D];天津大学;2003年
8 张勇;LD泵浦的多模固体激光器自混合干涉效应的理论与应用研究[D];天津大学;2003年
9 杜荣建;超高速光时分复用通信系统关键技术研究[D];天津大学;2003年
10 刘江;发光二极管生物光源及其医学应用研究[D];华南师范大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 侯磊;高功率THz光电导天线的设计[D];西安理工大学;2005年
2 冯(吉吉)(王君);半导体激光器与锥形光纤耦合技术研究[D];西安电子科技大学;2002年
3 杨晓东;紫外光电材料ZnO的外延生长及特性研究[D];西北大学;2002年
4 丁颖;隧道级联双波长量子阱激光器的特性分析与设计[D];北京工业大学;2002年
5 张丽;新型半导体激光器热特性的研究及常规量子阱激光器的优化[D];北京工业大学;2002年
6 辛国锋;垂直腔面发射激光器的载流子和光场分布特性的理论研究[D];河北工业大学;2002年
7 安鹏飞;激光识别与通信系统若干问题的研究[D];长春理工大学;2002年
8 王秀瑜;CHMAVC生产中静电防护的研究[D];大连理工大学;2002年
9 刘广文;脉冲半导体激光器供电电源的研制[D];长春理工大学;2002年
10 王伟;集成化可变光学衰减器的研究[D];长春理工大学;2002年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 刘俊岐,刘峰奇,车晓玲,黄秀颀,雷文,王占国;GaAs基量子级联激光器材料结构设计的进展[J];微纳电子技术;2004年08期
2 曹俊诚;太赫兹辐射源与探测器研究进展[J];功能材料与器件学报;2003年02期
3 周梅;陈效双;王少伟;张建标;陆卫;;THz波段的F-P光子晶体滤波器[J];物理学报;2006年07期
4 曹俊诚;;太赫兹量子级联激光器研究进展[J];物理;2006年08期
5 曹俊诚;;太赫兹半导体探测器研究进展[J];物理;2006年11期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 伍滨和;光场及THz场作用下载流子动力学研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
2 吕京涛;太赫兹量子级联激光器及其它半导体辐射源研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2006年
3 李华;气态源分子束外延材料生长及特性和量子级联激光器材料生长研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 于冰;太赫兹量子级联激光器有源区的数值模拟[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 何晓勇;太赫兹量子级联激光器电子输运及波导研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩英军;黎华;谭智勇;曹俊诚;;THz量子级联激光器用材料的生长及器件制作[J];功能材料信息;2008年01期
2 陈锐;林桂江;陈松岩;李成;赖虹凯;余金中;;太赫兹Si/SiGe量子级联激光器波导模拟(英文)[J];半导体学报;2008年05期
3 何晓勇;曹俊诚;封松林;;太赫兹量子级联激光器波导数值模拟[J];功能材料与器件学报;2006年03期
4 曹俊诚;;太赫兹量子级联激光器研究进展[J];物理;2006年08期
5 常俊;黎华;韩英军;谭智勇;曹俊诚;;太赫兹量子级联激光器材料生长及表征[J];物理学报;2009年10期
6 黎华;韩英军;谭智勇;张戎;曹俊诚;;半绝缘等离子体波导太赫兹量子级联激光器工艺研究[J];物理学报;2010年03期
7 段素青;楚卫东;张伟;杨宁;;太赫兹QCL的电子结构计算和设计[J];信息与电子工程;2011年03期
8 王健;吴卫东;章小丽;段素青;;THz QCL波导结构研究与光束质量分析[J];信息与电子工程;2011年03期
9 ;激光器[J];电子科技文摘;2006年09期
10 张永刚,李爱珍;中红外量子级联激光器的发射光谱测量[J];半导体光电;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹俊诚;;太赫兹量子级联激光器及其应用[A];第八届全国光学前沿问题讨论会论文集[C];2009年
2 曹俊诚;韩英军;;太赫兹半导体量子级联激光器研究[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
3 韩英军;黎华;谭智勇;曹俊诚;;THz量子级联激光器的材料生长和器件制作[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(1)[C];2007年
4 曹俊诚;吕京涛;;太赫兹量子级联激光器的蒙特卡洛模拟[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
5 陈锐;林桂江;邓和清;陈松岩;;THz Si/SiGe量子级联激光器波导模拟[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
6 左剑;张振伟;张亮亮;牧凯军;张存林;;叶子中水含量的太赫兹光谱研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
7 汤媛媛;刘文清;阚瑞峰;张玉钧;许振宇;张帅;崔益本;何莹;;基于中红外量子级联激光器的大气中水汽同位素测量方法研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
8 王海艳;赵国忠;;低温下丙烯酸的太赫兹光谱研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
9 王利军;张锦川;刘万峰;赵立华;李路;刘俊岐;刘峰奇;王占国;;高性能中红外量子级联激光器研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
10 葛敏;赵红卫;张兆霞;朱红平;王文锋;;太赫兹时域光谱——气体和自由基检测新方法[A];第6届辐射研究与辐射工艺学术年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘霞;集成太赫兹收发器在美问世[N];科技日报;2010年
2 记者  陈超;碳纳米管技术首次检测出太赫兹光子[N];科技日报;2006年
3 本报记者  缪琴;神奇“太赫兹”改变你生活[N];成都日报;2006年
4 记者 于莘明 实习生 刘晓倩;我国首台太赫兹光源建成出光[N];科技日报;2005年
5 齐芳;我国首台太赫兹光源出光[N];光明日报;2005年
6 本报记者 江世亮 邱德青 实习生 王禹;太赫兹:又一场“前沿革命”[N];文汇报;2006年
7 刘海英;新型中红外激光二极管转换效率超50%[N];科技日报;2010年
8 记者 李玫通讯员 邱妙芳;顶尖科学家聚深纵论前沿科技[N];深圳特区报;2007年
9 本报记者 杨蕾;在光的世界里驰骋[N];中国质量报;2010年
10 记者 任海军;有设备会“透视”可“分辨”爆炸物[N];新华每日电讯;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高少文;太赫兹量子级联激光器电子动力学研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
2 王玲芳;基于量子级联激光器的气体光谱检测关键技术[D];重庆大学;2012年
3 杨全魁;InGaAs/InAlAs量子级联激光器物理、材料及器件[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
4 何晓勇;太赫兹量子级联激光器电子输运及波导研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
5 林桂江;Si/SiGe量子阱空穴子带跃迁及其在中远红外光发射/探测器中的应用研究[D];厦门大学;2008年
6 米贤武;太赫兹场作用下低维半导体光学特性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
7 李华;气态源分子束外延材料生长及特性和量子级联激光器材料生长研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
8 于莉媛;半导体二维电子气太赫兹光吸收特性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
9 张会;光子晶体THz器件及光子晶体光纤超连续谱产生的研究[D];南开大学;2009年
10 胡文辉;超快激光场中双原子分子电离和定向动力学的理论研究[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于冰;太赫兹量子级联激光器有源区的数值模拟[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
2 徐宝翠;电子横向运动对太赫兹量子级联激光器性能的影响[D];河北师范大学;2011年
3 王丽丽;量子级联激光器电路模型分析及驱动电路设计[D];长春理工大学;2012年
4 刘振;基于量子级联激光器气体传感器的电路设计[D];山东大学;2013年
5 卢俊;太赫兹量子级联激光器结构设计与输运性质[D];河北师范大学;2011年
6 王华娟;基于光子晶体的太赫兹器件研究[D];浙江大学;2005年
7 张兴宁;太赫兹应用技术研究[D];浙江大学;2005年
8 王琪;InP基短波长(3-5um)量子级联激光器的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
9 崔雍;GaAs/AlGaAs半导体量子级联激光器的设计[D];北京交通大学;2011年
10 张蕾;中草药太赫兹(THz)谱[D];首都师范大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026