太赫兹辐射对量子环电子和带内特性的影响
1. 量子限域斯塔克效应
当施加外部电场时,会对光学光谱产生影响,在原子物理学中,这种现象被称为斯塔克效应。随着半导体纳米结构的发明和发展,斯塔克效应迅速演变,受限载流子与电场相互作用产生了一种新的现象——量子限域斯塔克效应。
双同心量子环(CDQR)由GaAs量子环(阱材料)和GaAlAs(势垒材料)组成。在没有激光场影响时,其限制势 $V (r⊥)$ 可表示为:
[
V (r⊥) =
\begin{cases}
0, & \text{如果 } r⊥ \in [R_{in}^1, R_{in}^2] \cup [R_{out}^1, R_{out}^2] \
V_0, & \text{其他情况}
\end{cases}
]
其中,$V_0 = 257$ meV 是势垒高度,$R_{in}^1$、$R_{in}^2$、$R_{out}^1$ 和 $R_{out}^2$ 分别是内、外环的内半径和外半径。
激光场会使势垒的下部沿x轴收缩,上部扩大。因此,电场方向的变化会强烈影响能级。使用COMSOL Multiphysics的有限元方法计算激光修饰的本征值 $E_d$ 和本征向量 $\psi_d(r⊥)$。在计算中,使用三角形单元和拉格朗日形状函数进行网格划分。为避免本征函数值超出计算域,将计算域设为边长 $L = 2.8R_{out}^2$ 的正方形。
不同电场方向下,激光修饰能级呈现不同的斯塔克效应:
- 当电场与激光场平行($\beta = 0^{\circ}$)时,出现二次斯塔克效应,能级下降,且能级存在交叉和反
太赫兹辐射调控量子环电子特性
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