强太赫兹电场下的半导体性质

论文摘要

太赫兹（THz）科学的发展是由太赫兹源不断推动的，随着量子级联激光器等强太赫兹源的发展，使得实验上探索强太赫兹场下的物理性质成为可能。而且随着实验下各种不同现象的发现，相关的理论探索也不断进步。而太赫兹技术在应用上也不断发展，包括在探测、成像等领域上，同时利用太赫兹场驱动改变半导体性质也得到了研究者的关注。除此以外，半导体内激子的性质也是近来研究的热点，而许多半导体内激子的束缚能正好处于太赫兹频段，因此利用太赫兹技术手段探索半导体内激子动态性质也是一种非常常用的手段。本论文所研究的正是强太赫兹电场驱动下的量子阱性质，其吸收率在太赫兹场的作用下会发生调制效应，其效应包括量子限制斯塔克效应、Franz-Keldysh效应等。而对于单周期强THz场下半导体的时域特性，我们也通过相关理论模型，进行了探索。明显发现半导体的吸收率会随着太赫兹电场波形变化。这一性质也使得太赫兹在光信号处理或是光通信领域有着应用的可能。本论文也就这一可能进行了相关探索，并关注了太赫兹电场的其他属性对这一性质的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 太赫兹技术研究背景
• 1.2 外场作用下的物理系统
• 1.3 本论文主要内容介绍
• 2 半导体性质的微观理论
• 2.1 概述
• 2.2 带间极化强度
• 2.3 半导体中的费米能级
• 2.4 半导体布洛赫方程
• 2.5 等离子体屏蔽效应
• 2.6 有限尺寸的影响
• 2.7 本章小结
• 3 无外场时的量子阱性质
• 3.1 概述
• 3.2 自由电子气
• 3.3 多体效应
• 3.4 本章小结
• 4 强 THz 脉冲场下的量子阱性质
• 4.1 频域特性
• 4.2 时域特性
• 4.3 太赫兹场驱动调制器的设想
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A 屏蔽库伦势
• 附录 B 形式参数
• 附录 C 算法流程图