关键词： Si基量子级联激光器   n型能带结构   太赫兹波段   Si1-yGey赝衬底   SiGe材料   低温生长  

摘要： 太赫兹波是频率处于0.1-10THz(1THz=1012Hz)范围的电磁波，有着广阔的应用前景。由于缺乏理想的光源，太赫兹波仍未被完全开发和认识。基于半导体超晶格材料的量子级联激光器是实现太赫兹激光的很好的途径。近十几年基于Ⅲ-Ⅴ族材料的量子级联激光器取得了巨大成就，波长覆盖中红外和太赫兹波段，中红外的量子级联激光器已经实现了室温连续工作，对于太赫兹波段，由于极性光学声子散射的限制很难实现室温工作。Si/Si1-xGex超晶格结构声子散射受温度影响小，实验证明子能级寿命在4K～300K温度范围内基本不变。Si基量子级联结构有希望实现室温下的太赫兹激光。\n 本论文设计了n型的Si基量子级联激光器的能带结构，安装、调试了双生长室UHV/CVD系统，利用新方法制备了Si1-yGey赝衬底，实现了SiGe材料的低温生长。\n 利用有效质量近似和nextnano3软件，设计了两种新的n型的Si基量子级联能带结构。第一种结构创新性的利用Si0.15Ge0.85/Ge超晶格Ge层中的Γ量子阱设计了“声子散射耗尽型”的能带结构。第二种能带结构基于Si0.22Ge0.78/Ge超晶格，激射能级是Ge层中L量子阱中的子能级，引入Γ-L谷间散射将激射下能级的电子快速的转移到下个周期的激射上能级。对于第二种结构，300K时，激光器TM模的微分增益可以达到130 cm/KA，当温度从50K变到300K时，阈值电流从0.25KA/cm2变到0.53KA/cm2。\n 为了生长Si基的超晶格结构，合作设计、安装、调试了双生长室UHV/CVD系统。生长室安装了固源炉和射频原子源，还引入ArF准分子激光，可以进行多种新元素的生长以及激光辅助生长和原位退火。利用这个系统实现了SiGe材料的低温生长。\n 本论文介绍了一种新的赝衬底的制作方法，通过1200℃热退火Si1-xGex/Ge/Si结构得到了高质量的Si1-yGey赝衬底。表面粗糙度0.7nm，表面没有观测到cross-hatch结构。TEM测试显示插入的Ge层大大降低了界面失配位错的密度。XRD测试也证明了这种高质量的Si1-yGey赝衬底。利用这种赝衬底制作了应力Sin沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管(nMOSFET)，将源漏电流提高了60％，载流子迁移率提高了40％。\n 为了实现低温生长Si基量子级联超晶格，改进了UHV/CVD的生长工艺和衬底清洗工艺。成功得在485℃无液氮冷却和无高温脱氧的情况下生长了高质量的SiGe材料，确定了Ge组分以及生长速率等相关参数。\n Si1-yGey赝衬底的制备和低温生长的探索为利用UHV/CVD生长Si基量子级联结构奠定了基础。

关键词： two-dimensional hole gas   strain difference   FULL-SCALE   COMPRESSIVE STRAIN   quanta   transport properties   conductivity   Strain  

摘要： Strong effect of compressive strain on room -temperature transport properties of two-dimensional hole gas (2DHG) confined in a strained Ge quantum well (QW) of SiGe heterostructures was observed. By increasing compressive strain in the Ge QW the pronounced increase of 2DHG gas density and conductivity were obtained in the full range of researched strain variation. At the same time the increase of 2DHG drift mobility was observed until a certain high strain in the Ge QW, but showed slight reduction under higher strain. Nevertheless the monotonous enhancement of 2DHG conductivity was observed. (c) 2008 The Japan Society of Applied Physics.

关键词： 晶格格林函数   电子波导   量子输运  

摘要： 在系统介绍晶格格林函数及其方法的基础上,具体研究了一半无限长电子波导的量子输运问题,并对所得结果的物理意义进行了讨论.

关键词： 半导体激光器   激光材料   激射波长   能带结构   禁带宽度  

摘要： 本文从理论上分析了InP基砷化物和锑化物半导体材料的基本性质，主要包括通过二元系和三元系材料参数线性插值计算工nGaAlAs，InGaAsSb四元系材料的晶格常数、禁带宽度等，并在禁带宽度的计算中考虑了能带弯曲引起的修正量(bow)。在此基础上采用有效质量模型下的4×4 Luttinger-Kohn哈密顿量矩阵对InGaAlAs/InGaAsSb应变量子阱的能带结构、激射波长进行理论分析和设计优化讨论，并采用力学平衡模型计算了此应变材料体系在生长时的临界厚度。通过这些理论分析，优化了激光器的结构和各层材料的组分、厚度等参数，为材料生长和器件制备提供了理论依据。\n 众所周知，InP为衬底的半导体激光器作为光纤通信用光源起着重要作用，并在1.3μm和1.55μm光纤通信波段已经有高性能的单模激光器得到了实用化。InP基InGaAlAs/InGaAsSb应变量子阱材料虽然波长范围相对较窄(1.6-2.

关键词： 量子点   电导   格林函数  

摘要： 利用非平衡格林函数方法,研究了无库仑相互作用的一维复式量子点阵列的电子输运性质,得到了隧穿电流的一般解析式,讨论了量子点参数对共振隧穿电流的影响。

关键词： Antiferroelectricity   Ordered phase   Ising model   hydrogen bonds   potassium compounds   crystals   self-potential methods   quantum chemistry   Deuteration  

摘要： Some aspects of application of quantum chemical approaches and methods in the microscopic theory of hydrogen-bonded ferroelectrics and antiferroelectrics, as well as their deuterated analogs, were reviewed in the context of original works of the authors. Calculations of the spontaneous polarization of KH2PO4 (KDP) and charge transfer "channels" in transition of KDP and other H-bonded crystals from paraphase to an ordered phase were discussed, as well as the factors responsible for difference in the ferroactive behavior between KDP and NH4H2PO4 (ADP). In terms of the dynamic Ising model and in the mean field approximation, the potentialities of quantum chemical approaches were analyzed as applied to examination and prediction of the results of order-disorder structural phase transitions in M3H(AO(4))(2) family materials, 5X derivatives of 9-hydroxyphenalenone, and crystalline chromous acid alpha-HCrO2 in relation to deuteration of the H-bonds in these crystals.

关键词： Microcavities   Quantum communications   Quantum dots   Quantum information processing   Quantum memories   Quantum memory  

摘要： We demonstrate the potential of semiconductor quantum dot nanomaterials for solid-state based controllable quantum memories in which losses may be compensated by gain. The dynamic photonic quantum-coherence present in a quantum dot ensemble and generated by a coherent signal pulse is influenced and controlled by disorder, spectral detuning and the power of the pulse. We show that the high coupling of spatial and temporal degrees of freedom is a key requirement for coherence transfer and/or storage. (C) 2008 Optical Society of America.

关键词： 量子阱   驱动频率   电流  

摘要： 采用Gurvitz等人直接求解薛定谔方程的方法并结合数值计算,分析了驱动频率对周期耦合量子阱体系的电流的影响.结果表明:当驱动频率小于耦合量子阱间的能级差时,随着驱动频率的增大,系统平衡时的电流增加,当驱动频率大于耦合量子阱间能级差时,随着驱动频率的增大,平衡时的电流减小.这样,通过控制外场驱动频率来达到控制电流的目的.

关键词： 声学声子输运   热导   量子体系  

摘要： 采用散射矩阵方法,研究了在应力自由和硬壁两种典型的边界条件下含半圆弧形腔的量子波导中声学声子输运和热导性质.结果表明在两种边界条件下声子透射谱和热导有着不同的特征.在应力自由边界条件下,能观察到普适的量子化热导现象,当结构为一理想的量子线时,在低温区域有一个量子化平台出现,而当半圆弧形结构存在时,非均匀横向宽度引发的弹性散射使得量子化平台被破坏;在硬壁边界条件下,不可能观察到量子化热导现象,热导随温度的增加单调上升;计算结果表明还可以通过调节半圆弧形结构的半径来调控声子的输运概率和热导.

关键词： 介观体系   电子输运   磁效应  

摘要： 运用模匹配方法和求解单电子薛定谔方程,来演示非对称T型磁量子结构的电子输运性质.结果表明,结构因子和磁势垒都能改变电子散射模数,电子输运谱因此变得复杂而丰富,散射区域出现了完全局域态和磁边缘态.在特定的结构参数和磁场强度下,能观测到宽谷、尖峰、共振透射和共振反射等电子输运现象,即可以通过调节磁场大小和结构参数来实现波矢过滤.