電子橫向運(yùn)動(dòng)對太赫茲量子級聯(lián)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(lián)激光器(QCL)是重要的研究器件之一.量子級聯(lián)激光器是基于量子阱中導(dǎo)帶子能級之間躍遷的一種半導(dǎo)體器件,對于其有源區(qū)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),能夠得到比較準(zhǔn)確的子能級布局是問題的關(guān)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(lián)激光器中,電子橫向和縱向運(yùn)動(dòng)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(shí)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(shè)計(jì)等方面有一定

2、的積極意義.本文的一些主要的結(jié)論如下:
　　 1.考慮電子橫向運(yùn)動(dòng)的影響,運(yùn)用傳遞矩陣方法計(jì)算并給出了電子隧穿太赫茲量子級聯(lián)激光器有源區(qū)的隧穿幾率、三個(gè)最低共振能級隨橫向波矢的變化關(guān)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(jì)算結(jié)果表明:隨著橫向運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng),透射譜中的共振峰逐漸向低能區(qū)移動(dòng),同時(shí)伴隨共振峰的展寬和峰谷比的減小；三個(gè)最低共振能級都隨著橫向波矢的增加而單調(diào)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(shí),表現(xiàn)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(shí),橫向運(yùn)動(dòng)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(shí),隨著橫向運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng),第一激發(fā)態(tài)E2和第二激發(fā)態(tài)E3上電子的波函數(shù)重疊明顯增加,從而有利于太赫茲波的輻射.
　　 2.研究計(jì)算了電子隧穿太赫茲量子級聯(lián)激光器一個(gè)周期中的