Ge/SiGe非对称耦合量子阱强度调制特性仿真

硅基光子学已被广泛认为是能实现片上光电子集成的有效平台,然而迄今为止,对硅基光源、探测器以及调制器等硅基有源器件的研究仍然具有一定的挑战性。为此,提出并仿真分析了一种可以用于实现硅基强度调制的Ge/SiGe非对称耦合量子阱结构。首先,利用8带k·p理论模型对耦合量子阱的能带结构和电子波函数进行了仿真计算;然后,详细分析了外加电场强度在0 kV/cm至60 kV/cm范围内,非对称耦合量子阱对TE和TM偏振模式的传输光的光吸收谱随外加电场强度的变化。仿真结果表明,对于TE偏振模式的传输光,在无外加电场强度条件下,非对称耦合量子阱的第一个吸收带边约在1449 nm处;而在30 kV/cm外加电场下,该量子阱的吸收带边相比于无外加电场情况向长波方向移动约22 nm,比相同外加电压下的普通量子阱显著。本工作所提出的Ge/SiGe非对称耦合量子阱结构是一种有望实现更低工作电压、更高速和更低损耗硅基强度调制器的结构。

多源非对称星型量子网络及其非定域性

作为Bell定理的一种推广,基于多纠缠源的量子网络及其非定域性被人们广泛关注。本文基于独立源假设研究多源星型量子网络,构建具有5个独立源和8个节点的非对称星型网络模型,并探究其量子非定域性。结果表明,对于分发到网络节点的一组指定的纠缠纯态,该量子网络模型下得到的5-local定域关联不等式将会被违背,当前量子网络模型具有明显的非定域特性。

各向异性抛物势对非对称半指数量子阱中杂质极化子基态能量的影响

当非对称半指数量子阱中在阱的生长方向存在非对称半指数受限势,而在垂直于阱的生长方向存在各向异性抛物受限势时,我们理论上研究了类氢杂质対非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子基态能量性质的影响.应用线性组合算符方法和两次幺正变换导出了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量.我们挑选非对称半指数GaAs半导体量子阱晶体为例,计算了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量与库仑杂质势的强度,非对称半指数受限势的两个正参数和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度变换关系.通过数值我们发现非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量随库仑杂质势的强度的增加而增大,杂质极化子的基态能量是参量U和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度的的增函数,而它是参量σ的减函数.表现了奇特的量子尺寸限制效应.

锗硅非对称耦合量子阱相位调制器特性的研究

为了研究和论证锗硅材料体系在器件的工艺制备和理论性能上的优势,拓展锗硅量子阱结构的应用范围,采用数值仿真结合实际器件制备的方法,进行了理论分析和实验验证,设计了一种基于Ge/SiGe非对称耦合量子阱材料的光学相位调制器,并在实验测试中验证了该理论的正确性。结果表明,当电场超过40 kV/cm时,该材料在1450 nm波长处可以达到最高0.01的电致折射率变化;经测试发现,实际制备的器件在1.5 V的反向偏置电压下,实现了1530 nm波长处2.4×10^(-3)的电致折射率变化,对应的VπLπ=0.048 V·cm,在同类型锗硅光调制器中达到了先进水平。该研究为硅基集成光调制器的进一步发展开辟了新的方向。

ZnCdSe/ZnSe非对称双量子阱中的光学特性研究

用LP MOCVD技术在GaAs衬底上外延生长了ZnCdSe/ZnSe非对称双量子阱 (ADQW )结构。通过 ps时间分辨光谱、吸收光谱、发射光谱等的研究得到了如下的结果 :在弱激发下 ,观测到ADQW结构中的激子隧穿现象 ;在强激发下 ,在ADQW结构中发现了一个内建电场 ,它将影响激子隧穿 ;首次观测到由激子隧穿引起的在一定温度范围内宽阱的发光强度随温度上升而增加的现象 ;

基于非对称势阱的量子粒子群算法及其应用

针对量子粒子群算法在处理自变量具有有限定义域的问题时易陷入局部最优解的问题,对算法的量子模型加以改进,提出了基于非对称势的量子粒子群算法(asymmetric potential well based quantum particle swarm optimization,AQPSO)。该算法认为粒子处于非对称势阱中,势阱的参数由当前的最优位置和自变量的定义域共同决定。而在求解粒子在空间分布的波函数时,又采用了参数消减方法,只需人工指定越限概率,简化算法流程。最后,通过算例验证,该方法的全局搜索能力显著提升,在处理高维、复杂、强干扰性问题时,具有显著优势。

非对称量子阱中线性和三阶非线性光吸收系数的研究

主要研究了一个特殊非对称量子阱中的线性和三阶非线性光吸收系数。首先利用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代方法导出了线性和三阶非线性光吸收系数的表达式,然后以典型的非对称量子阱GaAs/AlGaAs材料为例作了数值计算。数值结果表明,入射光强以及系统的非对称性对总的光吸收系数有比较大的影响,从而为实验研究提供理论依据。

非对称量子阱中的二阶非线性光学极化率(英文)

本文主要研究了一个特殊非对称量子阱中的二阶非线性光学极化率 ,并且利用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代方法导出了二次谐波极化率的解析表达式 .最后 ,以典型的 Ga As/ Al Ga As非对称量子阱为例作了数值计算 .数值结果表明 ,较大的二次谐波极化率与系统的非对称性有关 ,系统的非对称性越大 。

双波泵浦非对称量子阱的光学整流效应

为了实现基于光整流方式的室温下宽调谐高效率太赫兹源,设计了一种适于双波长CO2激光器共振子带跃迁泵浦的双阱嵌套形非对称量子阱结构,结构组分为Al0.5Ga0.5As/Ga As/Al0.2Ga0.8As,采用密度矩阵及迭代方法计算了其二阶非线性光整流系数χo(2)表达式,在导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下对χo(2)进行对比研究。计算结果表明,其偶极跃迁矩阵元随量子阱总阱宽的增大而逐渐减小。当固定量子阱总阱宽及其中一束泵浦光波长不变时,χo(2)随着另一束泵浦光波长的增加,呈现出先增大后减小的变化趋势。当深阱为7 nm、总阱宽为23 nm、两束泵浦光相等为10.64μm时,χo(2)达到最大值5.925×10-6m/V;随着总阱宽的增大,χo(2)曲线呈现"红移"现象,其原因为量子限制效应导致了不同阱宽条件下的量子阱能级值差不同,从而造成满足泵浦光光子能量与能级差共振条件的变化。导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下的χo(2)的最大值对应泵浦光波长基本相同,χo(2)数值上的差异主要由跃迁矩阵元的不同导致。

非对称信道相位匹配量子密钥分发

经典相位匹配量子密钥分发要求信道对称,而实际应用中非对称信道应用场景更加普遍.为研究信道非对称性对相位匹配协议性能的影响,基于经典相位匹配协议框架提出非对称相位匹配协议,建立相关数学仿真模型,并对信道非对称情况下诱骗态和统计波动等对系统的影响进行仿真分析.结果表明:信道非对称性对系统性能影响巨大,随着信道衰减差异的增大系统性能减小,且减小速度逐渐加快,超过4 dB时已无法生成密钥;诱骗态方案不能改变系统对信道衰减差异的容忍度,但在信道衰减差异较大时,增加诱骗态可以显著提升系统性能;随着数据长度的增大,系统对信道衰减差异的容忍度逐渐提升,当数据长度大于10^(12)时,这种提升不再明显,与对称信道相比,当信道衰减差异为2 dB时,随着数据长度的增大,系统性能提升更加明显.

3～5.3μmIn_xGa_(1-x)As/Al_yGa_(1-y)As/Al_zGa_(1-z)As非对称台阶量子阱红外探测器

本文报道我们率先研制出的３～５．３μｍＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ／ＡｌｙＧａ１－ｙＡｓ／ＡｌｚＧａ１－ｚＡｓ非对称台阶量子阱红外探测器的制备和性能．该探测器具有光伏特征，７７Ｋ温度、±７Ｖ外偏压下的５００Ｋ黑体探测率达到约１．０×１０１０ｃｍ·Ｈｚ１／２／Ｗ，并且，与１→２子带间跃迁相对应的光电流峰值响应波长可随外偏压在中红外（３～５．３μｍ）波段作适当调谐．运用平面波展开法，依据样品的阱、垒结构参数，计算了ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ／ＡｌｙＧａ１－ｙＡｓ／ＡｌｚＧａ１－ｚＡｓ非对称台阶量子阱１→２子带间跃迁的Ｓｔａｒｋ效应。

组合离子注入导致非对称耦合双量子阱界面混合效应光调制反射光谱

用分子束外延系统 (MBE)生长了 Ga As/ Al Ga As非对称耦合双量子阱 (ACDQW) ,用组合离子注入的方法 ,在同一块衬底上获得了不同注入离子 As+ 、 H+ 和不同注入剂量的 Ga As/ Al Ga As非对称耦合双量子阱单元 ,在未经快速热退火的条件下 ,于常温下测量了光调制反射光谱 ,发现各单元的子带间跃迁能量最大变化范围可达80 me V .

GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器特性非对称性分析

在分子束外延生长量子阱材料过程中 ,分析了在不同的 Ga As/ Al Ga As异质结生长次序中 Ga的解吸附速率不同和量子阱中掺杂的扩散造成量子阱结构的不对称 ,讨论了 Ga As/ Al Ga As量子阱红外探测器的性能参数相对于正负偏压的不对称性 ,并与金属有机化合物汽相沉淀法生长的量子阱材料和相应器件进行了比较 .发现 。

非对称量子阱中磁极化子的性质

采用Pekar变分法研究了磁场对非对称量子阱中极化子性质的影响,理论推导得到磁极化子基态能量的表达式,分别讨论了磁极化子基态能量与波矢、阱宽、磁场回旋共振频率及阱深的关系。研究表明磁极化子基态能量是波矢和磁场回旋共振频率的增函数,是阱宽和阱深的减函数。由于晶体结构反演的非对称性以及磁场的作用,极化子能量发生Rashba自旋-轨道分裂和Zeeman分裂,分别讨论了强弱磁场下Rashba效应和Zeeman效应在能量分裂中所占的主导位置。由于声子的存在降低了极化子的总能量,所以极化子态比裸电子态更稳定,能量分裂也更稳定。

磁场对非对称半指数量子阱中极化子振动频率的影响

极化子振动频率的研究将有助于研究量子体系的内部特性.采用线性组合算符和幺正变换的方法研究磁场对非对称半指数量子阱(ASEQW)中极化子振动频率的影响.数值计算结果表明,振动频率是磁场回旋频率和U_0的增函数,但它却是σ的减函数.

各向异性抛物势对非对称半指数量子阱中磁极化子基态能量的影响

考虑GaAs非对称半指数量子阱中的生长方向存在非对称半指数势和在垂直于量子阱的生长方向存在各向异性抛物势的情况下,从理论上研究了非对称半指数量子阱中弱耦合磁极化子的性质。采用线性组合算符方法和两次幺正变换,导出非对称半指数量子阱中弱耦合磁极化子的基态能量。选择非对称半指数GaAs半导体量子阱晶体作为例子,讨论了非对称半指数量子阱中弱耦合磁极化子的基态能量随磁场的回旋共振频率、非对称半指数受限势的两个参数和x方向及y方向的各向异性抛物势的受限强度的变化关系。数值计算结果显示:非对称半指数量子阱中弱耦合磁极化子的基态能量随磁场的回旋共振频率增加而增大,磁极化子的基态能量是参量U0的增函数,是参量σ的减函数。磁极化子的基态能量随x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度的增加而迅速增大,表现了奇特的量子尺寸限制效应。

新的最优非对称量子纠错码的构造

非对称量子纠错码是量子纠错码中一类重要的码。因为量子比特翻转的错误概率小于量子相位翻转的错误概率,所以量子纠错需要考虑到非对称的量子信道。文章利用有限域上的经典常循环码,通过非对称量子纠错码的CSS构造法构造了2类非对称量子纠错码。所构造的非对称量子纠错码是新的,同时达到了非对称量子纠错码的Singleton界,因而也是最优的。

非对称、变势能阱三稳态压电振动能量采集器特性研究

为了提升压电振动能量采集器的综合输出性能,提出了一种具有非对称、变势能阱的三稳态压电振动能量采集器,它由一个末端带磁铁的压电悬臂梁以及一对可随弹簧拉伸和压缩而变动的外部磁铁构成。外部磁铁固定在水平弹簧自由端并与基座相连,且能够随着弹簧压缩和拉伸发生水平移动和转动,从而使系统产生非对称且随时间变化的势能阱。基于点磁荷法和拉格朗日函数,建立了压电振动能量采集系统的非线性磁力模型和分布参数动力学模型;仿真分析了磁铁间距离以及加速度和弹簧刚度等参数对系统势能及其动力学响应特性的影响规律。研究结果表明:弹簧拉压是产生非对称、变势能阱的主要因素;弹簧刚度使非对称势能阱的深度变浅,使采集器更易进入大幅阱间振动状态;随着弹簧刚度的增大,采集器输出电压随之先增大后减小。在低激励振幅下,非对称、变势阱能量采集器比传统对称势阱采集器有更广的频带宽度和更高的采集效率。

非对称高斯受限势量子阱中强耦合极化子基态的杂质效应

采用Huybrechts的线性组合算符方法,从理论上研究了非对称高斯受限势量子阱中强耦合极化子的基态能量的杂质效应.然后导出了极化子的基态能量随着电子-类氢杂质之间的库仑杂质势强度、电子-声子耦合强度、非对称高斯受限势的高度和受限势宽度的依赖关系.取通常的极化子单位进行数值计算,研究结果表明:高斯受限势量子阱中强耦合极化子的基态能量的绝对值是库仑杂质势的强度、电子-声子耦合强度、高斯受限势的高度和高斯受限势的宽度的增函数.

新型GaAs/GaAlAs非对称量子阱红外光电导探测器

提出一种新型 Ga As/ Ga Al As子带间光吸收的红外光电导探测机理 ,利用 MOCVD系统进行器件材料的生长 ,研制了 2 0 0μm× 2 0 0μm的台面形式单管 ,测到了明显的红外光电流信号及阱间共振遂穿效应造成的负阻震荡现象 ,对器件的性能测试结果表明 ,器件的光电流响应和信噪比随着阱数增加而增加 ,器件噪声比常规 Ga As/ Ga Al