相干诱导低维微纳结构光学非线性增强及其应用
发布时间：2021-11-22 19:03
作为光与物质相互作用的基本范畴,量子相干和干涉效应可以有效地控制和改变相干介质的线性和非线性光学响应,同时产生诸如:电磁诱导透明、相干布居捕获、光群速减慢、光学非线性增强等物理现象。近些年来,以量子相干和干涉效应为基础的诸多非线性光学现象也已经受到了人们的普遍重视和广泛研究,其中包括光学双稳态与多稳态、光学孤子、四波混频及多波混频过程、受激Raman散射、高阶边带以及光学频梳等。对这些光学现象进行深入研究不仅有助于理解非线性光学的本质,而且有利于预言和发现新的潜在应用。一般而言,相干介质中的光学非线性主要表现为:当相干介质在强激光场驱动下,介质中的带电粒子发生光学跃迁或者重新分布,以至于介质中的电偶极矩不仅与光场振幅有关,还会受到光场振幅高阶项的影响。而能否表现出足以观测的光学非线性,很大程度取决于相干介质内部的组成结构。如何寻找和制备出具有理想的光学非线性的新材料,一直都是学术界的研究热点。近期的研究表明,随着相干介质尺寸和维度的减小,其量子效应和非线性光学特性将明显加强。在化学气相沉积（CVD）、分子束外延生长（MBE）、脉冲激光沉积（PLD）等晶体生长技术逐渐成熟的背景下,具有特...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１：?（ａ）跨立型异质结；（ｂ）错开型异质结；（ｃ）破隙型异质结
先应该深入地分析半导体量子阱的结构和电子性质。由两种半导体单晶材料组成的结称??为半导体异质结。根据异质结界面能带衔接情况的不同，可以将其分为三大类：跨立型??异质结、错开型异质结和破隙型异质结。图１．１（ａ）所示是一种由枭组成??的跨立型异质结，其中窄能隙半导体薄膜＾的导带底和价带顶均被包含在另一半导??体薄膜此Ｇａｙｙｌｓ的禁带内。图１．１（ｂ）所示是一种由邱ｒ组成的??错开型异质结，这两种半导体薄膜的禁带发生错位且存在重叠区域。图１．１（ｃ）所示是由??组成的破隙型异质结，此时的两种半导体薄膜的禁带完全错开。这里我们??以札ＧｒｔＨＡ／Ｇａｙｌｓ组成的跨立型异质结为例，讨论半导体量子阱的由来。如图丨．２（ａ）??所示，当超薄的半导体材料（一般只有几纳米到几十纳米的厚度）夹在两层导带能级较??高的另一种半导体之间，此时三层半导体材料会形成双异质结模式，且所夹的溥层可被??视为一个势阱。由于中间的薄层势阱己经达到电子的德布罗意波长级别，从外部则表现??３??
图１．３：石墨烯的晶格结构和布里渊区１５９］。图（ａ）是石墨烯的晶格结构，其中ａｉ，２代表晶格基矢，Ａ，２，３??表示最近邻格矢。图（ｂ）为对应的布里渊区。??替生长而形成的多层结构。如图１．２（ｂ）所示，如果其中的半导体ｙｌ４Ｇａｉ＿＾ＬＳ，层达到??足以抑制电子遂穿的势垒厚层，以致于相邻势阱之间的载流子势分布与波函数基本不??存在重叠，则称其为半导体多量子阱。在能带结构上，这样的多层异质结构材料可以分??离出多个单量子阱结构。如果半导体薄层很薄，相邻势阱之间便会存在电??子遂穿和耦合的载流子势分布与波函数，使得原先单量子阱中分立能级演化为微带，如??图１．２（ｃ）所示，则称其为半导体超晶格。经过近几十年来的研宄热潮，半导体多量子阱??和超晶格的研宄不仅在材料科学和半导体物理学领域内取得了巨大突破，而且也促使半??导体材料的制作工艺从原先的‘杂质工程’提高到现在的‘能带裁剪工程’。相比于天＝??然晶体，以人工晶体生长技术制造的半导体材料具有一些优异特性：第一，制作工艺精Ｓ??良
本文编号：3512276
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１：?（ａ）跨立型异质结；（ｂ）错开型异质结；（ｃ）破隙型异质结
先应该深入地分析半导体量子阱的结构和电子性质。由两种半导体单晶材料组成的结称??为半导体异质结。根据异质结界面能带衔接情况的不同，可以将其分为三大类：跨立型??异质结、错开型异质结和破隙型异质结。图１．１（ａ）所示是一种由枭组成??的跨立型异质结，其中窄能隙半导体薄膜＾的导带底和价带顶均被包含在另一半导??体薄膜此Ｇａｙｙｌｓ的禁带内。图１．１（ｂ）所示是一种由邱ｒ组成的??错开型异质结，这两种半导体薄膜的禁带发生错位且存在重叠区域。图１．１（ｃ）所示是由??组成的破隙型异质结，此时的两种半导体薄膜的禁带完全错开。这里我们??以札ＧｒｔＨＡ／Ｇａｙｌｓ组成的跨立型异质结为例，讨论半导体量子阱的由来。如图丨．２（ａ）??所示，当超薄的半导体材料（一般只有几纳米到几十纳米的厚度）夹在两层导带能级较??高的另一种半导体之间，此时三层半导体材料会形成双异质结模式，且所夹的溥层可被??视为一个势阱。由于中间的薄层势阱己经达到电子的德布罗意波长级别，从外部则表现??３??
图１．３：石墨烯的晶格结构和布里渊区１５９］。图（ａ）是石墨烯的晶格结构，其中ａｉ，２代表晶格基矢，Ａ，２，３??表示最近邻格矢。图（ｂ）为对应的布里渊区。??替生长而形成的多层结构。如图１．２（ｂ）所示，如果其中的半导体ｙｌ４Ｇａｉ＿＾ＬＳ，层达到??足以抑制电子遂穿的势垒厚层，以致于相邻势阱之间的载流子势分布与波函数基本不??存在重叠，则称其为半导体多量子阱。在能带结构上，这样的多层异质结构材料可以分??离出多个单量子阱结构。如果半导体薄层很薄，相邻势阱之间便会存在电??子遂穿和耦合的载流子势分布与波函数，使得原先单量子阱中分立能级演化为微带，如??图１．２（ｃ）所示，则称其为半导体超晶格。经过近几十年来的研宄热潮，半导体多量子阱??和超晶格的研宄不仅在材料科学和半导体物理学领域内取得了巨大突破，而且也促使半??导体材料的制作工艺从原先的‘杂质工程’提高到现在的‘能带裁剪工程’。相比于天＝??然晶体，以人工晶体生长技术制造的半导体材料具有一些优异特性：第一，制作工艺精Ｓ??良
本文编号：3512276
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