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太拉赫兹场作用下半导体系统中的输运和光学性质

作　者: 刘世勇
导　师: 雷啸霖
学　校: 中国科学院上海冶金研究所
专　业: 凝聚态物理
关键词: 太拉赫兹光学性质体系统场作用辐射场半导输运性质三维系统二维电子气多光子过程
分类号: O472
类　型: 博士论文
年　份: 2000年
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内容摘要

利用太拉赫兹场下平衡方程理论我们研究了在无磁场作用和有磁场作用两种不同情况下，太拉赫兹辐射场对准二维电子气和三维电子气半导体系统中的输运和光学性质的影响。在输运性质方面，无磁场作用的三维系统中，直流迁移率随辐射场强度的变化由于直流偏置场、晶格温度等的不同而表现出不同的行为，在低温弱直流偏置场时，它随辐射场强度的增大先增大，当辐射场强度增至一阀值时，它达到最大值，继续增大辐射场强度，直流迁移率反而下降，而在较强偏置场或较高晶格温度时，直流迁移率随辐射场强度增大而单调下降，我们还观察到THz场导致的热电效应，电子温度随辐射场强度的增加逐渐增大，随着或频率或晶格温度或直流偏置的降低，太拉赫兹辐射场对输运性质的影响增大；在GaAS/AlGaAs异质结二维电子气中，直流迁移率随辐射场强度增大而降低；有磁场作用的二维和三维系统中，在晶格温度较高情况下，太拉赫兹场会剧烈影响无高频辐射场的磁声共振结构，我们预言了多光子磁声共振现象，即纵向磁阻在磁场满足电子吸收光学声子的同时吸收或发射多光于的条件时发生的共振现象，随着辐射场强度的增大，多光子过程对纵向磁阻的贡献越来越重要，多光子磁声共振峰会越来越明显，原有的磁声共振现象也越来越受到抑制；在电子温度随磁场的变化曲线上也观察到多光子磁声共振现象，但其幅度较小。在光学性质方面，在辐射场强度大于1kV/cm时多光子过程开始对无磁场作用时半导体系统的自由载流子吸收有贡献，随辐射场强度的增大，三维系统的吸收系数或二维系统的吸收率先增加，在THz强度约为 8kV/cm时达到最大值，继续增大辐射场强度，它反而下降，在将质心速度作一次谐波的近似下我们还对太拉赫兹场下平衡方程方法进行了改进，并用之处理准二维电子气系统中的强度相关回旋共振问题，我们观察到，随辐射场强度增大，吸收率的回旋共振峰值先增大然后下降，电子温度亦有回旋共振现象，它随辐射场单调上升。在无磁场作用时，强太拉赫兹场作用下准二维系统中输运和光学性质表现出的非线性行为要比三维系统强烈。

全文目录

致谢  3-4
  4-6
  6-9
第一章引言  9-13
第二章太拉赫兹场作用下半导体输运的平衡方程  13-24
  2.1 基本物理考虑及高频场下半导体输运的平衡方程  13-19
  2.2 在THz场下准二维半导体系统中的平衡方程  19-21
  2.3 高频场下磁输运平衡方程理论  21-24
第三章 THz场下半导体系统的输运性质  24-34
  3.1 引言  24-25
  3.2 THz场下GaAs体材料三维电子气的输运性质  25-29
  3.3 太拉赫兹场下异质结二维电子气的输运性质  29-33
  3.4 小结  33-34
第四章半导体系统中的多光子磁声共振现象  34-53
  4.1 引言  34-35
  4.2 三维半导体系统中的多光子磁声共振  35-44
  4.3 二维电子气系统中的多光子磁声共振  44-52
  4.4 小结  52-53
第五章 THz场下半导体系统中的自由载流子吸收  53-60
  5.1 引言  53
  5.2 THZ场下三维半导体系统中的自由载流子吸收  53-57
  5.3 THz场作用下量子阱二维半导体系统中的自由载流子吸收  57-60
    5.4 小结  59-60
第六章平衡方程的改进及二维电子气中的回旋共振  60-70
  6.1 引言  60-61
  6.2 太拉赫兹场作用下平衡方程理论的改进  61-65
  6.3 太拉赫兹场下磁输运平衡方程理论的改进  65-66
  6.4 二维电子气中的强度相关回旋共振  66-69
  6.5 小结  69-70
第七章结论与展望  70-72
  72-77
作者简历  77

太拉赫兹场作用下半导体系统中的输运和光学性质

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