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半导体量子阱中激子波函数及其 Fourier系数的计算和应用

雷小丽 王大威 梁士雄 吴朝新

半导体量子阱中激子波函数及其 Fourier系数的计算和应用

雷小丽, 王大威, 梁士雄, 吴朝新
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  • 利用准玻色子方法发展的激子动力学方程是研究半导体纳米结构中激子超快动力学的有效理论手段. 为了将这种方法应用于半导体量子阱, 需要知道量子阱中的激子波函数及其在动量空间的表示, 从而得到激子动力学方程中所必须的系数. 详细讨论了理想和实际量子阱中的激子波函数, 特别是其在动量空间的表示, 并进一步讨论了激子动力学方程中所必须系数的计算方法. 通过求解这些系数, 对量子阱中因激子密度变化而引起的太赫兹脉冲作用下激子能级间跃迁过程中的非线性效应进行了理论预测, 得到了与实验符合很好的结果.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10904122)资助的课题.
    [1]

    Laughlin R B 1983 Phys. Rev. Lett. 50 1395

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    Tsekoun A, Go R, Pushkarsky M, Razeghi M, Patel C K N 2006Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 103 4831

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    Wang D W, Zhang A, Yang L, Dignam M M 2008 Phys. Rev. B77 115307

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    Zang H, Liu L, Liu J J 2007 Acta Phys. Sin. 56 487 (in Chinese) [张 红, 刘 磊, 刘建军 2007 物理学报 56 487]

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    Ji Z W, Lu Y, Chen J X, Mino H, Akimoto R, Takeyama S 2008Acta Phys. Sin. 57 1214 (in Chinese) [冀子武, 鲁云, 陈锦祥, 三野弘文, 秋本良一, 山正二郎 2008 物理学报 57 1214]

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    Jauho A, Johnsen K 1996 Phys. Rev. Lett. 76 4576

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    ćerne J, Kono J, Inoshita T, Sherwin M, Sundaram M, Gossard C1997 Appl. Phys. Lett. 70 3543

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    Kono J, Su M, Inoshita T, Noda T, Sherwin M, Allen Jr S, SakakiH 1997 Phys. Rev. Lett. 79 1758

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    Phillips C, Su M Y, Sherwin M S, Ko J, Coldren L 1999 Appl.Phys. Lett. 75 2728

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    Amo A, Lefrère J, Pigeon S, Adrados C, Ciuti C, Carusotto I,Houdr R, Giacobino E, Bramati A 2009 Nat. Phys. 5 805

    [14]

    Amo A, Sanvitto D, Laussy F P, Ballarini, Valle E D, Martin M D,Lema?Itre A, Bloch J, Krizhanovskii D N, Skolnick M S, TejedorC, Vi L A 2009 Nature 457 291

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    Haug H, Koch SW1990 Quantum Theory of the Optical and ElectronicProperties of Semiconductors (Singapore: World Scientific)

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    Mi X W 2004 J. Appl. Phys. 95 1191

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    de Leon B S, Laikhtman B 2001 Phys. Rev. B 63 125306

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    Betbeder-Matibet O, Combescot M 2002 Eur. Phys. J. B 27 505

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    Lloyd-Hughes J, Beere H E, Ritchie D A, Johnston M B 2008Phys. Rev. B 77 125322

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    Johnsen K, Kavoulakis G M 2001 Phys. Rev. Lett. 86 858

    [22]

    Kaindl R A, Carnahan M A, Hagele D, Lovenich R, Chemla D S2003 Nature 423 734

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    Cao J C 2003 Phys. Rev. Lett. 91 237401

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    Huber R, Kaindl R A, Schmid B A, Chemla D S 2005 Phys. Rev.B 72 161314

    [25]

    Combescot M, Betbeder-Matibet O 2003 Europhys. Lett. 62 140

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    Usui T 1960 Prog. Theor. Phys. 23 787

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    Utsunomiya S, Tian L, Roumpos G, Lai G W, Kumada N, FujisawaT, Kuwata-Gonokami M, Yamamoto Y 2008 Nat. Phys. 4700

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    Yang L, Rosam B, Lachaine JM, Leo K, Dignam MM2004 Phys.Rev. B 69 65310

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    Wang D W, Dignam M M 2009 Phys. Rev. B 79 165320

    [32]

    Wang D W 2008 Ph. D. Dissertation (Queen's University atKingston)

    [33]

    Peyghambarian N, Gibbs H M, Jewell J L, Antonetti A, Migus A,Hulin D, Mysyrowicz A 1984 Phys. Rev. Lett. 53 2433

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    Schmitt-Rink S, Chemla D S, Miller D A B 1985 Phys. Rev. B 326601

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    Ji Z W, Lu Y, Chen J X, Mino H, Akimoto R, Takeyama S 2008Acta Phys. Sin. 57 1214 (in Chinese) [冀子武, 鲁云, 陈锦祥, 三野弘文, 秋本良一, 山正二郎 2008 物理学报 57 1214]

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    [25]

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    [11] 陆卫, 李志锋, 蔡炜颖, 沈学础, 陈贵宾, 缪中林, 陈昌明, 朱德彰, 胡钧, 李明乾. 离子注入诱导量子阱界面混合效应的光致荧光谱研究. 物理学报, 2002, 51(3): 659-662. doi: 10.7498/aps.51.659
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-08-02
  • 修回日期:  2011-10-11
  • 刊出日期:  2012-03-05

半导体量子阱中激子波函数及其 Fourier系数的计算和应用

  • 1. 西安交通大学电子信息与工程学院陕西省信息与光子技术重点实验室, 物理电子与器件教育部重点实验室, 西安 710049;
  • 2. 西安邮电学院理学院, 西安 710061
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 10904122)资助的课题.

摘要: 利用准玻色子方法发展的激子动力学方程是研究半导体纳米结构中激子超快动力学的有效理论手段. 为了将这种方法应用于半导体量子阱, 需要知道量子阱中的激子波函数及其在动量空间的表示, 从而得到激子动力学方程中所必须的系数. 详细讨论了理想和实际量子阱中的激子波函数, 特别是其在动量空间的表示, 并进一步讨论了激子动力学方程中所必须系数的计算方法. 通过求解这些系数, 对量子阱中因激子密度变化而引起的太赫兹脉冲作用下激子能级间跃迁过程中的非线性效应进行了理论预测, 得到了与实验符合很好的结果.

English Abstract

参考文献 (34)

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