介观器件的光学特性

论文摘要

在当代物理学领域中,凝聚态物理学占有极其重要的地位,而在凝聚态物理学的新进展中,低维物理又是一个极其活跃的分支,有着丰富的研究内容和深刻的物理内涵。它所描述的对象是一些被称为介观体系的低维材料或物质。在这些系统中,由于体系维度的变化和尺寸的减小,使其呈现出许多相异于传统材料或物质的独特物理性质。超晶格是一类被广泛研究的介观结构。到目前为止,关于超晶格的量子约束效应、共振隧穿效应、微带效应、声子约束效应、二维电了气效应等,都已取得许多研究成果。在这篇论文里,主要研究了超晶格的光学特性,特别是与Bloch振荡相联系的光学现象。我们首先对超晶格采用最近邻紧束缚近似模型,然后在外加变化电场情况下研究超晶格中电子Bloch振荡的自发辐射,分析了Bloch频率与电场频率之比对辐射几率的影响。结果表明,可以通过调节Bloch频率与电场频率比值来获取较大功率的THz辐射波。第一章介绍了基本介观结构和理论知识。第二章阐述了低维材料的一些光学和电学性质。第三章对超晶格的光学特性进行了理论研究,得出一些有意义的结果。最后对整个工作作了总结,并对下一步工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 介观器件的基本结构
• 1.2.1 超晶格和量子阱
• 1.2.2 超晶格材料的应用
• 1.3 量子线和量子点
• 1.3.1 量子线
• 1.3.2 量子点
• 1.4 低维材料的能带结构
• 第二章 低维材料的电子输运和光学性质
• 2.1 低维材料的电学性质
• 2.1.1 量子隧穿效应
• 2.1.2 库仑阻塞效应
• 2.1.3 量子干涉效应
• 2.1.4 二维电子气和霍耳（Hall）效应
• 2.2 低维材料的光学性质
• 2.2.1 量子限制效应
• 2.2.2 声子受限效应
• 2.2.3 超晶格微带效应
• 2.2.4 Stark效应和量子约束Stark效应
• 2.2.5 负微分电阻
• 2.3 超晶格量子阱的发展和应用
• 2.3.1 新器件
• 2.3.2 新学科、新技术
• 第三章 变化电场作用下BLOCH振荡的自发辐射
• 3.1 紧束缚电子模型
• 3.2 电场中电子的运动
• 3.2.1 Bloch振荡
• 3.2.2 Wannier-Stark梯
• 3.3 BLOCH振荡的自发发射
• 3.3.1 跃迁特性的选择定则
• 3.3.2 总自发发射几率
• 3.4 在超晶格中电子BLOCH振荡的自发发射
• 3.4.1 理论模型
• 3.4.2 计算结果
• 3.4.3 讨论
• 3.5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间完成的论文