电子—声子相互作用非对称双势垒共振隧穿的影响

理论研究了非对称双势垒结构中光学声子发射率和光学声子辅助隧穿电流。对A│xGa1-xAs/GaAs/AlyGa1-yAs结构作了数值计算,得到对声子辅助隧穿实验电流峰的一种新的理论上的合理辨认。对宽量子阱理论上只有一个声子辅助峰,且接近阱内LO声子的能量。发现界面光学（IO）声子辅助隧穿是主要的。理论结果能正确解释实验。     

无限周期声子晶体全反射隧穿效应的机理研究

建立了一维无限周期声子晶体的谐振腔模型,利用谐振腔的共振条件推导出全反射隧穿导带频率满足的解析公式,从理论上解释了一维无限周期声子晶体全反射隧穿效应产生的物理机理.利用频率的解析公式对全反射隧穿导带的频率随导带级数、腔厚度以及入射角的变化规律进行了研究,圆满地解释了一维无限周期声子晶体的全反射隧穿效应的变化规律.并且将共振理论的结果与色散法的结果进行比较,其结果完全吻合.     

不规则多重垒结构中电子共振隧穿的相对论效应

研究了一维不规则多重垒结构中电子共振隧穿的相对论效应。结果表明系统同时存在两类共振隧穿,一类由能量量子化和长度量子化同时决定,另一类仅由δ势强度决定。与非相对论情形比较后可知,前者是结构型的共振隧穿,后者才是单纯由相对论效应造成的,而且阱宽涨落对相对论型共振隧穿没有影响。     

GaAs/AlxGa1-xAs对称耦合双量子阱中激子结合能的压力效应

考虑三元混晶效应,采用变分法讨论GaAs/AlxGa1-xAs对称耦合双量子阱中激子结合能的压力效应,并计算激子结合能随阱宽和中间垒宽的变化关系以及Al组分的影响.结果表明,激子结合能随阱宽的增加先增加至极大,随后减小;随垒宽则先减小到极小,随后增加.结合能随压力则近线性增加,且当阱宽较宽时,Al组分对结合能的影响不明显.     

双量子阱中有自旋轨道耦合的场助电子共振隧穿

研究在自旋轨道耦合和周期振动场的作用下,电子隧穿双量子阱结构的透射系数和自旋极化率．通过数值计算发现：隧穿后电子的自旋简并消除,得到与自旋相关的共振峰．电子隧穿宽势阱时出现对称的Breit-Wigner共振峰,而隧穿窄势阱时出现不对称的Fano共振峰．研究也发现通过调节入射能量和中间势垒的宽度,可以改变共振峰的振幅和位置．利用这个原理可以设计可调的自旋过滤器,实现对自旋的调控．     

纤锌矿结构混晶AlxGa1-xN中的光学声子和极化子

由于声子和极化子对纤锌矿结构混晶和由其组成的量子阱的物理性质存在重要影响,采用赝原胞模型法计算纤锌矿结构混晶中Γ点的光学声子频率与组分x的关系,运用微扰的方法计算纤锌矿结构混晶中极化子有效质量mi*和能量迁移Ei随组分x的变化关系.计算结果表明:纤锌矿结构混晶AlxGa1-xN中的LO声子和TO声子均表现为单模行为,极化子的有效质量mi*和能量迁移Ei随x的变化呈线性变化.     

纤锌矿氮化物三元混晶中的光学声子

在长波近似条件下,采用修正的无轨离子位移模型研究纤锌矿氮化物三元混晶中的光学声子模。并对纤锌矿三元混晶体AlxGa1-xN中的光学声子进行计算,结果表明光学声子的频率、振子强度、介电常数随组份x出现明显的线性变化,但当组分增加到一定程度又呈现明显的非线性变化。计算结果与紫外共振喇曼散射观测到A1(LO),A1(TO)一阶声子散射峰符合的较好。     

有限势垒量子阱中极化子结合能的压力效应

计入流体静压力效应,同时考虑量子阱中三类光学声子模(局域类体光学声子、半空间类体光学声子和界面光学声子模)对单电子基态能量的影响,采用变分法讨论GaAs/AlxGa1-xAs量子阱中自由极化子的结合能.得到了压力下三类光学声子模对极化子结合能影响随阱宽的变化关系.结果表明:极化子结合能随外加压力增加.     

声学腔内声波隧穿效应的研究

从理论和实验两个方面研究了构建的声学谐振腔系统中的声学局域态和隧穿效应,该系统是由两个完全相同的一维声子晶体和一个可调控的间隔层构成.系统中的间隔层即为声学谐振腔层,它与量子系统中的电子双势垒结构具有相似性.在理论上,利用数学中的近似方法得到声波在声学谐振腔系统中声学局域态的本征频率和衰减因子的周期性变化行为以及声波随谐振腔层厚度变化的声学隧穿效应规律.在实验中,构建了连续可调的谐振腔声子晶体系统,通过改变此系统中腔层的厚度,在声波能谱中观测到一些分立的由高频向低频方向变化的透射点以及在不同腔层厚度所对应的禁带边缘透射峰之间区域中出现的一定周期性差异的透射峰行为,以上结果揭示了声波能量在能带中的周期性耦合过程和入射声波在系统中的隧穿动力学行为等特性.实验观测与理论计算结果完全一致.     

量子阱系统中对粒子透射的理论研究

通过求解薛定谔方程得到由矩形势垒构成的量子系统的变换矩阵和透射系数的精确解,并研究了多量子阱系统结构变化对共振隧穿效应的影响。     

高k栅栈MOSFET共振隧穿模型

针对高介电常数（k）栅堆栈金属氧化物场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET）实际结构,建立了入射电子与界面缺陷共振高k栅栈结构共振隧穿模型.通过薛定谔方程和泊松方程求SiO2和高k界面束缚态波函数,利用横向共振法到共振本征态,采用量子力转移矩阵法求共振隧穿系数,模拟到栅隧穿电流密度与文献中实验结果一致.讨论了高k栅几种介质材料和栅电极材料及其界面层（IL）厚度、高k层（HK）厚度对共振隧穿系数影响.结果表明,随着HfO2和Al2O3厚度减小,栅栈结构共振隧穿系数减小,共振峰减少.随着La2O3厚度减小,共振峰减少,共振隧穿系数却增大.随着SiO2厚度增大,HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈结构共振隧穿系数都减小,共振峰都减少.TiN栅电极HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈比相应多晶硅栅电极栅栈结构共振隧穿系数小很多,共振峰少.     

多重双势垒结构中电子共振隧道效应的理论研究

研究了一维多重双势垒结构中电子共振隧穿效应，给出了透射系数和共振隧穿条件的解析表达式，数值计算并解释了随双势垒内外讲宽度差△ｄ变化的共振隧穿透射能谱，与对应的多重单势垒结构相比，这种多重双势垒结构显示出一些有趣的性质．     

外加偏压对三元准周期超晶格隧穿性质的影响

利用Ａｉｒｙ函数并应用转移矩阵方法,研究了三元准周期超晶格的电子共振隧穿着重讨论了不同外加偏压对隧穿性质的影响。结果表明,外加偏压对三元准周期超晶格的电子透射率有明显的影响。当偏压较小时,高透射峰出现在能量较高的区域;当偏压较大时,高透射率峰出现在能量较低的区域。     

多层半导体结构的共振隧穿性质

应用转移矩阵方法，计算了多层半导体结构的电子透射系数，研究了三元准周期超晶格的电子共振隧穿性质，讨论了不同结构对隧穿性质的影响。结果表明：准周期超晶格结构的自相似性导致了电子透射率谱的自相似性；随着代数的增加，高透射率的区域越来越集中于某一小的能量范围；对应不同的排列结构，电子透射率随能量的分布也不相同，透射率较大的能量位置与系统中占多数的那种势阱的能级相对应。     

非对称多势垒异质结构中电子的磁共振隧穿

以厄密函数作为包络波函数，运用传递矩阵方法系统地研究了具有抛物量子阱的非对称多势垒异质结构中电子隧穿的横向磁场效应。结果表明：对于不同的双势垒结构，传输系数的峰值随磁场的增强有的增大有的减小。对于三势垒结构，由于双量子阱准束缚态之间的耦合，共振时传输系数的峰值随磁场的增强呈现不同于双势垒结构的行为。第一峰值随磁场的增强单调减小，而第二峰值随磁场的增强先是减小而后增大，当峰值增大到几近于１时又开始减小。对于某些非对称多势垒异质结构具有比对称结构更好的横向磁场特性。考虑这一效应和电场效应对共振隧穿结构的设计具有指导意义     

Wave-vector-dependent Tunneling Transmission Characteristics in Periodic and Quasiperiodic Semiconductor Superlattices

Introduction　　Thepropositionofsemiconductorsuper-lattices[1],thediscoveryofquasicrystalsandtherealizationofGaAs/AlAsFibonaccisuperlatticeshavemotivatedalargebodyofcurrentresearchworkonthephysicalpropertiesofperiodicandquasiperiodicsuperlattices.Manyelectronicandoptoelectroniceffectshavebeendiscovered.Thequasiperiodicstructuresareintermediatebetweencompletelyperiodicperfectcrystalsandrandomordisorderedamorphoussolids.Becauseoftheaperiodicityandself-similarity,competitionbetweenlocalizationa…     

杂质和粗糙界面散射影响下NIS结的隧道谱和束缚态

在正常金属/绝缘层/s波超导隧道结中,考虑绝缘层中的体杂质散射以及粗糙界面散射,运用Blon-der-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论和Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程,计算系统的微分电导.计算表明:(1)电导峰的位置与绝缘层的厚度密切相关,当绝缘层厚度具有几个相干长度时,隧道谱中的能级谐振峰数目增多,从而在超导能隙内形成一些束缚态;(2)粗糙界面散射和绝缘层中的杂质散射均能有效地压低电导峰,由此可解释理论与实验间尚存的偏差.     

三元氮化物纤锌矿结构混晶In_xGa_(1-x)N中的光学声子

采用修正的无轨离子位移模型研究三元氮化物纤锌矿混晶中的光学声子模.用微扰法对系统的弗留里希耦合常数、混晶的介电常数和谐振子强度进行计算和讨论.结果表明,纤锌矿结构InxGa1-xN中的光学声子能量等物理量随组份x出现明显非线性变化,In与Ga原子之间的相互作用对混晶的性质有显著的影响.     

Resonant tunneling properties of photonic crystals consisting of single-negative materials

We studied the resonant tunneling properties of one-dimensional photonic crystals consisting of single-negative permittivity and single-negative permeability media using transfer matrix methods. The results show that there exists a pair of resonant tunneling modes in this structure. The separation of the pair of tunneling modes can be tuned by varying the ratio of thicknesses of the two single-negative layers or the thickness of the defect layer. The electric field intensity of the resonant tunneling modes increases rapidly with the increase of the ratio of thicknesses of the two single-negative layers. The peak value of the field intensity of the resonant tunneling modes is enhanced by one order of magnitude when the ratio of thicknesses of the two single-negative layers increases by 0.4. This property will be applied widely in the field of nonlinearity optics. With the increase of the ratio of thicknesses of the two single-negative layers, the electric field of the tunneling modes becomes more localized, and the full width at half maximum of the tunneling modes becomes narrower. Besides, the pair of tunneling modes is insensitive to incident angle and thickness fluctuation. These properties will be used for the design of tunable omnidirectional double-channel filter with high quality factor.     

势垒的非对称性对隧穿几率的影响

在有效质量近似的框架下,应用传递矩阵理论研究了势垒的非对称性对单电子隧穿几率的影响.结果表明：隧穿过程的势垒的形状对隧穿几率影响很大,势垒的对称性破坏的越严重,在低能区域发生共振隧穿的可能性越小.这些可以为设计和制造更加优化的共振隧穿器件提供一定的理论指导.