半导体超晶格和多子阱.ppt

10.6.4 Wannier-Stark效应 只有在中等电场的情况下，子带已经有分裂了，空穴的波函数已完全局域化了，而电子波函数还能覆盖相邻的几个阱，可以向这几个阱中已分裂的能级上跃迁，在荧光光谱和光电流光谱中就会表现出一系列的峰值。这些峰值之间的能量间隔会随电场的增大而增加.这就是所谓的Wannier-Stark阶梯。 * * * * * * * 负阻振荡器  负阻的概念 对于负载： 对于电源： 可见，电源在回路中等效为负电阻，其值等于回路中的负载电阻。物理实质是，负载消耗的功率等于电源提供的功率。或者说具有负阻特性的电路可以提供负载消耗功率。 电源 R + v - i i v o 1/R -1/R * 负阻振荡器  负阻振荡器：利用负阻器件抵消回路中的正阻损耗，产生自激振荡的振荡器。由于负阻器件与回路仅有两端连接，故负阻振荡器又称为“二端振荡器”。 正功率表示能量的消耗，负功率表示能量的产生，即负阻器件在一定条件下，不但不消耗交流能量，反而向外部电路提供交流能量，当然该交流能量并不存在于负阻器件内部，而是利用其能量变换特性，从保证电路工作的直流能量中取得。所以负阻振荡器同样是一个能量变换器。 * 10.3 垂直于超晶格方向的电子输运 在以上的伏安特性计算中都忽略了GaAs和AlGaAs中电子有效质量的差别。事实上这一差别对势阱中子带底的位置有较明显的影响。计入了GaAs和AlxGa1-xAs的电子的m’的差别，并对外加电压下势垒形状的改变假设了两种模型，一种是倾斜势垒模型，如图10. 30中的插图所示。另一种模型是平底模型，如图10. 32所示，在外加电压下两侧的势垒不等高，但势阱底是平的。 * 10.3 垂直于超晶格方向的电子输运 * 10.3 垂直于超晶格方向的电子输运 从这些图上可以看到，外加电压增加时，隧穿概率的峰值向低能方向移动。 * 10.4 超晶格的光谱特性  10.4.1 吸收光谱实验 10.4.2 激子光谱 10.4.3 激子的饱和吸收 10.4.4 室温荧光特性 10.4.5 其他光谱特性 * 10.4 超晶格的光谱特性  光谱特性是研究半导体材料(包括体材料和量子阱材料)中电子能带结构的有力工具。 吸收光谱是改变入射光的波长测量样品的透过率，由吸收峰的位置和强度探测电子能级的位置和相对的密度； 荧光光谱是用一种能量较大的固定波长的光（h?Eg）照射样品，并测量所发出的荧光的光谱，稳态的荧光光谱反映了带边或者杂质能级的分布情况，时间分辨的荧光光谱还可以反映出载流子的弛豫过程； 激发光谱则是改变激发光的波长，而测量某一固定波长的荧光强度。 * 10.4.1 吸收光谱实验 早在1975年Dingle就用光吸收实验清晰地演示了由多量子阱向超晶格的过渡过程。图10. 39(a)为8个单量子阱结构的吸收光谱。吸收光谱上在1. 615和1. 637eV处出现的两个峰正好相当于量子阱中n=1的重空穴和轻空穴子带分别向n=1的电子的子带的跃迁。图的下方标出的黑白两个长方条是理论计算出的峰值位置，黑色代表重空穴，白色代表轻空穴。 * 10.4.1 吸收光谱实验 图10. 39(b)是六个周期的双量子阱的GaAs-Al0.19Ga0.81 As结构的吸收光谱。从图上可以明显看出两个势阱之间电子能级的藕合。n=1的电子和空穴能级都产生了分裂，在吸收光谱上看到了四个峰。 图10. 39(c)则是三个势阱的吸收光谱。 * 10.4.2 激子光谱 和体材料相比，量子阱的激子光谱有以下几个明显不同的特征: （1）在低温下量子阱的光谱中自由激子的吸收和荧光占主导地位，图10. 40是GaAs-Al0.3Ga0.7 As多量子阱结构的低温( 1. 8K)激发光谱、吸收光谱和荧光光谱的测量结果。 * 10.4.2 激子光谱 在吸收光谱和激发光谱上的两个很锐的峰相当于n=1的e-hh和e-lh子带间的自由激子的跃迁。在荧光光谱相当的位置上的两个峰则是自由激子复合产生的荧光。