|
4.2.1-§. Полосатый круговой дихроизм межзонного двухфотонного поглощения в размерно-квантованной структуре
Развитие наноэлектроники и квантовой электроники [1, -432 с.; 2, -674 с.] позволили теоретически и экспериментально изучить мелкомасштабные оптические явления в квантованных кристаллах. В целом опубликовано мало научных работ по двухфотонному поглощению поляризованного света в размерно-квантованных структурах [87, стр. 1748-1751; 88, 1878-1882; 89, стр. 5876-5678; 90, стр. 1242-12455; 91, 91, 2009-2017-1-6 с.; 92, 1238∼1243 г. до н.э.; 93, 736-739 с.; 94, стр. 128003-1-128003-5]. Особенно [88, 1878-1882 гг.; 89, стр. 5876-5678; 91, 91, 20092017-1-6 с.] проанализированы двухфотонные оптические переходы в размерно-квантованных пучках. В этих работах электрон-фотонное взаимодействие определяется в квантовой механике как взаимодействие между полем электромагнитной волны и находящимися в нем квантованными носителями тока. выражается через заглавную букву.
В ряде работ (см., например, [89, с. 5876-5678; 91, 20092017-1-6 с.]) межзонные двухфотонные оптические переходы в кристаллах изучались сначала в двухзонном приближении Кейна, а во-вторых, при взаимодействии электромагнитных волн с конденсированными средами воздействие проводилось в дипольном приближении. [89, стр. 5876-5678; 91, 20092017-1-6 с.] в дипольном приближении, предложенном в работах и пренебрегающем наличием виртуальных состояний в обеих ветвях валентной зоны, вероятности межзонных оптических переходов в сложнозонных кристаллах усредняются по углу волновые векторы дырок может условно привести к единственности (стремящемуся к бесконечности). Но когда учитываются все промежуточные случаи и по ним получается сумма, такие особенности компенсируют друг друга. Также в этих работах считалось, что вероятности оптических переходов зависят от функций распределения носителей тока в промежуточных состояниях дисбаланса, фактически они зависят только от функций распределения конечных начальных состояний [79, -370 с. .]. Поэтому в дальнейшем мы будем использовать трехзонную модель Кейна для расчета матричных элементов двухфотонных оптических переходов (см. разделы 3.2 и 3.3).
Результаты, полученные в [89, с. 5876-5678], отличаются от результатов, полученных ниже, поскольку [89, с. 5876-5678] не обращали внимания на наличие промежуточных, т.е. межзонные оптические переходы. Точнее, матричные элементы, вычисленные в §§ 3.2 и 3.3, не обращают внимания на сумму, переносимую по виртуальным состояниям.
В трехмерном кристалле, например в объемном полупроводнике, оптические переходы, разрешенные носителями тока, наиболее просто анализируются в двухзонном приближении: проводимости и валентной зоны. Согласно этой модели оптические свойства кристаллов бывают двух типов: межзонные или внутризонные, но межзонные оптические переходы. Проанализируем этот случай применительно к размерным квантованным структурам: системам низкоразмерных носителей тока (размерные квантованные катушки, нити и точки). В размерно-квантованных кристаллических структурах энергетический спектр носителей тока изменяется как качественно, так и количественно по сравнению с объемными кристаллами. В частности, движение носителей тока в трехмерных кристаллах аналогично движению на границе раздела мерной квантованной среды, т. е. в двумерном импульсном пространстве. Однако отличие двумерной системы носителей тока от трехмерной системы носителей тока состоит в том, что движение носителей тока в направлении размерного квантования не является непрерывным: оно дискретно, поскольку энергетический спектр носителей тока принимает дискретный характер. ценности в этом направлении. Поэтому меняются и правила отбора разрешенных или запрещенных оптических переходов под действием электромагнитных волн в системе двумерных носителей тока, поскольку дискретный тип оптических переходов по своей природе зависит от порядковых номеров энергий конечное и начальное состояния.
Энергетические спектры носителей тока в размерно-квантованной среде изображены на рисунках 4.4-4.5. Из этих рисунков видно, что количество оптических переходов увеличивается, поскольку энергетический спектр организуется на две: непрерывную и дискретно-переменную составляющие, поскольку в этом случае возникают три типа оптических переходов. Первый из них проходит между двумя разными континуумами (непрерывными зонами энергетического спектра), второй — между двумя дискретными спектральными состояниями, а третий — между континуумом и дискретными состояниями (или наоборот). Каждый из этих типов оптических переходов может быть вертикальным (если в оптических переходах носителей тока участвуют только фотоны и их импульс не учитывается) или невертикальным (если в оптических переходах носителей тока участвуют фононы или другие типы рассеивающих центров). . Этот тип оптических переходов дает результирующие оптические переходы
|
Рисунок 4.4. Типы оптических переходов в размерно-квантованных структурах.а-chekli grovlikli tröt burchakli quantalığın ura: потенциал ıçmli на уровнях ulchamli quantalığın;б- энергетический спектр электронов и некоторых оптических переходов.
|
доля зависит от ряда условий, в частности, температуры образца, интенсивности света или состояния поляризации и других физических эффектов.
В серии литературы, посвященной изучению оптических свойств размерно-квантованных структур [66, -324 с.; 78, -350 с.] проведены исследования явлений на основе однофотонных оптических переходов. В этом разделе мы исследуем поглощения на основе двухфотонных оптических переходов одной физической природы: частоты, состояния поляризации и их линейный круговой дихроизм.
В следующих пояснениях мы будем использовать следующий одночастичный гамильтониан
(4.2.1)
здесь – эффектив гамильтонианнинг хусусий қийматлари, - функции проводимости и состояния в валентной зоне [33, -584 с.]. В размерных квантованных структурах Волновой вектор — это двумерный волновой вектор, компоненты которого относятся к границе раздела, а размерное квантование характеризуется квантовым числом [77, -106 с.].
В расчетах электрон-фотонное взаимодействие выбираем следующим образом [35, -560 с.]
(4.2.2)
и обратим внимание на то, что Последнее соотношение дает правило выделения межзонных оптических переходов и означает, что волновая функция носителей тока не зависит от их массы. это их ортогональность по отношению к квантованию. В результате вероятность прохождения поляризованного света через двухфотонную оптику равна
, (4.2.3)
здесь – потенциал ўранинг х у текислигидаги юзаси.
Оптические переходы внутри зоны используются в устных вычислениях с использованием матричных элементов.
(4.2.4)
в этом случае
, (4.2.5)
Do'stlaringiz bilan baham: |
