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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 功能材料 » 光学材料 » 【求助】谁知道什么是光学超晶格结构啊？
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yanywc1314

禁虫 (小有名气)
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1楼 2008-08-21 13:33:26
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zzg4298

至尊木虫 (小有名气)
超晶格
1970年美国IBM实验室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念．他们设想如果用两种晶格匹配很好的半导体材料交替地生长周期性结构，每层材料的厚度在100nm以下，如图所示，则电子沿生长方向的运动将会产生振荡，可用于制造微波器件．他们的这个设想两年以后在一种分子束外延设备上得以实现．
可见，超晶格材料是两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜，事实上就是特定形式的层状精细复合材料。

光子晶体
即光子禁带材料,从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。与半导体晶格对电子波函数的调制相类似，光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波---当电磁波在光子带隙材料中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构。能带与能带之间出现带隙，即光子带隙。所具能量处在光子带隙内的光子，不能进入该晶体。光子晶体和半导体在基本模型和研究思路上有许多相似之处，原则上人们可以通过设计和制造光子晶体及其器件，达到控制光子运动的目的。光子晶体(又称光子禁带材料)的出现，使人们操纵和控制光子的梦想成为可能。
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3楼2008-08-21 13:59:53
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zzg4298

至尊木虫 (小有名气)
★ ★
fenghbu(金币+2,VIP+0):thanks
量子阱是指由2种不同的半导体材料相间排列形成的、具有明显量子限制效应的电子或空穴的势阱。量子肼的最基本特征是，由于量子阱宽度(只有当阱宽尺度足够小时才能形成量子阱)的限制，导致载流子波函数在一维方向上的局域化。在由2种不同半导体材料薄层交替生长形成的多层结构中，如果势垒层足够厚，以致相邻势阱之间载流子渡函数之间耦合很小，则多层结构将形成许多分离的量子阱，称为多量子阱。如果势垒层很薄，相邻阱之间的耦合很强，原来在各量子阱中分立的能级将扩展成能带(微带)，能带的宽度和位置与势阱的深度、宽度及势垒的厚度有关，这样的多层结构称为超晶格。具有超晶格特点的结构有时称为耦合的多量子阱。量子肼中的电子态、声子态和其他元激发过程以及它们之间的相互作用，与三维体状材料中的情况有很大差别。在具有二维自由度的量子阱中，电子和空穴的态密度与能量的关系为台阶形状。而不是象三维体材料那样的抛物线形状。

半导体量子阱和超晶格的出现标志着人们不仅可以利用自然界中已存在的半导体，而且可以人工制造新型的半导体材料．1970年美国IBM实验室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念．他们设想如果用两种晶格匹配很好的半导体材料交替地生长周期性结构，每层材料的厚度在100nm以下，如图2-4所示，则电子沿生长方向的运动将会产生振荡，可用于制造微波器件．他们的这个设想两年以后在一种分子束外延设备上得以实现．从此以后，人们对这种新型的半导体材料进行了广泛的研究，发现了许多新的物理现象，并且制成了许多性能比由体材料制成的器件更好的器件．




利用调制掺杂的GaAS/AlxGa1-xAS异质结构，能使半导体中的自由电子局限在一个平面内运动，称为二维电子气．由于提供自由电子的杂质和电子运动不在同一个平面里，使得杂质对电子的散射作用大大减小．实验发现，在这种结构上能够达到远大于体材料的电子迁移率，例如在4.2K下达到2×106 cm2·V-1·s-1，77K下达到1.2×105cm2·V-1·s-1，室温下达到9200cm2·V-1·s-1．利用这种结构已经制成高电子迁移率晶体管，截止频率已达到270GHz．

    由于量子阱、超晶格是由两种材料组成的，所以可选择不同的材料，设计具有不同禁带宽度和光学性质的量子阱、超晶格，制作新型的光电器件，这称为“能带剪裁工程”．在量子阱中的电子由于在生长方向上的运动受到限制，只能在垂直于生长方向的平面内运动，因此具有二维运动的特性．理论上已经证明，这种二维运动的电子所发射的光比在体材料中三维运动的电子发射的光更强，能量更集中，因此更适合于制作激光器．目前用量子阱制成的激光器阈值电流可低于10A·cm-2（约1mA），只有通常的双异质结激光器的1/100．此外，量子阱、超晶格在光双稳器件、红外探测器以及共振隧道器件方面也有许多新的应用。
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2楼2008-08-21 13:53:03
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