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太赫兹场作用下低维半导体光学特性研究

米贤武  
【摘要】:太赫兹场作用下的低维半导体的带间和子带间的相干动力学过程是当前理论和实验研究的热点。在太赫兹场作用下,低维半导体器件表现出许多有趣的物理现象。本学位论文用密度矩阵理论研究了太赫兹场作用下量子阱的带间和子带间光学特性;研究了超晶格半导体在太赫兹场作用下的光吸收谱及带间动力学过程。研究结果对深入理解外场作用下低维半导体中载流子相干动力学过程以及光吸收谱特性具有重要的学术价值。本论文主要内容和结论包括: 1、用密度矩阵理论研究了太赫兹场作用下量子阱的光吸收谱。当量子阱受到太赫兹场作用时,激子峰出现分裂,光吸收谱上出现多个复制峰。复制峰的强度和位置主要由太赫兹的强度和频率决定,它们与实验光谱中的边带相对应。研究结果表明,这些复制峰主要是由太赫兹场和局域激子作用的非线性效应产生的。增加量子阱宽度,激子峰降低并向低能端漂移。另外,增加载流子密度能抑制激子峰。 2、推导了外加光场作用下的量子阱子带跃迁时载流子运动方程;分别研究了GaAs/AlGaAs和InAs/AlSb量子阱中多体效应对子带跃迁的影响;研究了不同阱宽对子带跃迁光吸收的影响。研究表明,量子阱子带跃迁的光吸收谱主要是两种集体激发效应—费米边奇性(FES)和子带间等离子体激元(ISP)竞争的结果;随着阱宽减小,FES逐渐占主导作用,光吸收谱主要表现为FES的特性。 3、基于激子基,研究了直流电场和太赫兹场作用下半导体超晶格的光吸收谱和带间动力学过程。计算结果表明,在太赫兹场作用下,超晶格光吸收谱出现卫星峰结构,这些结构是由太赫兹场与万尼尔激子作用产生的。太赫兹场驱使带间极化作布洛赫振荡,其振荡时间远远超过带间解相时间。


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