電子橫向運動對太赫茲量子級聯激光器性能的影響.pdf

1、在太赫茲輻射源的研究中,量子級聯激光器(QCL)是重要的研究器件之一.量子級聯激光器是基于量子阱中導帶子能級之間躍遷的一種半導體器件,對于其有源區(qū)結構的設計,能夠得到比較準確的子能級布局是問題的關鍵所在.本文中利用傳遞矩陣方法,討論GaAs／Al0.3Ga0.7As太赫茲量子級聯激光器中,電子橫向和縱向運動耦合作用對有源區(qū)透射譜、子能級、子能級電子的分布和居留時間方面的影響.該研究對于了解激光器中電子的隧穿過程、躍遷輻射設計等方面有一定

2、的積極意義.本文的一些主要的結論如下:
　　 1.考慮電子橫向運動的影響,運用傳遞矩陣方法計算并給出了電子隧穿太赫茲量子級聯激光器有源區(qū)的隧穿幾率、三個最低共振能級隨橫向波矢的變化關系以及具有基態(tài)能量、第一激發(fā)態(tài)能量和第二激發(fā)態(tài)能量的電子分布.計算結果表明:隨著橫向運動的增強,透射譜中的共振峰逐漸向低能區(qū)移動,同時伴隨共振峰的展寬和峰谷比的減小；三個最低共振能級都隨著橫向波矢的增加而單調的減小,其中無論有無外加電場,第一激發(fā)態(tài)能

3、量E2比第二激發(fā)態(tài)能量E3減小的快,在零偏壓下,基態(tài)能量E1要比第二激發(fā)態(tài)能量E3減小的都快,而在有外加電場時,表現出了第二激發(fā)態(tài)能量E3比基態(tài)能量E1減小的快,說明在有外加電場時,橫向運動的影響更加重要,對高能級的影響明顯于對低能級的影響；另外,有外加工作電場時,隨著橫向運動的增強,第一激發(fā)態(tài)E2和第二激發(fā)態(tài)E3上電子的波函數重疊明顯增加,從而有利于太赫茲波的輻射.
　　 2.研究計算了電子隧穿太赫茲量子級聯激光器一個周期中的