3、掺杂半导体超晶格中的非线性光学特性及二维电子气量子寿命研究

掺杂半导体超晶格中的非线性光学特性及二维电子气量子寿命研究

1. 研究背景

低维半导体的发展为理论和实践研究开辟了新领域，如在强电磁场下研究材料的电子输运和光学导电性。超晶格作为一种低维半导体，由不同半导体层构建而成，具有卓越特性。获取光学导电性的吸收光谱线宽，并研究其与温度和场的关系，对超晶格的输运理论及其他效应的研究具有重要意义。同时，半导体材料的基本带隙能量随温度的变化是一个重要特性，虽已有模型描述，但相关物理机制与模型参数的关系仍在深入探讨中。

2. 掺杂半导体超晶格中的非线性光学导电性理论

• 系统总哈密顿量 ：考虑掺杂半导体超晶格（DSSL）中电子与声子相互作用的系统，在随时间变化的外部电场作用下，系统总哈密顿量由平衡哈密顿量 (H_{eq}) 和非平衡哈密顿量 (H_{int}(t)) 组成。平衡哈密顿量 (H_{eq}) 包括自由电子 - 声子系统哈密顿量 (H_d) 和相互作用电子 - 声子系统哈密顿量 (V)，具体表达式如下：
  • (H_{eq}=H_d + V=\sum_{\alpha} \varepsilon_{\alpha} a_{\alpha}^+ a_{\alpha}+\sum_{q} \omega_q b_{q}^+ b_{q}+\sum_{\alpha \mu q} C_{\alpha \mu}(q) (a_{\alpha}^+ a_{\mu} b_{q}^+ + a_{\mu}^+ a_{\alpha} b_{q}))
  • 外部场的相互作用哈密顿量为：(H_{int}(t)=\lim_{\Delta \omega \to +0} \sum_{