半導(dǎo)體太赫茲源、探測器與應(yīng)用

內(nèi)容概要

曹俊誠編著的《半導(dǎo)體太赫茲源探測器與應(yīng)用(精)》主要論述了半導(dǎo)體太赫茲(THz)輻射源與探測器的基本原理、模擬與設(shè)計、器件研制方法以及
THz通信與成像應(yīng)用等。全書共分11章，包括第l章THz波產(chǎn)生、探測與應(yīng)用概述；第2章THz場與低維半導(dǎo)體的相互作用及高場電子輸運(yùn)；第3章電子學(xué)
THz振蕩器與器件模擬；第4章THz半導(dǎo)體負(fù)有效質(zhì)量振蕩器非線性動力學(xué)；第5章THz場作用下微帶超晶格非線性動力學(xué)；第6章石墨烯THz光電特性；第
7章THz半導(dǎo)體量子級聯(lián)激光器；第8章THz半導(dǎo)體量子阱探測器；第9章THz波的傳輸；第10章THz通信；第11章THz成像。
《半導(dǎo)體太赫茲源探測器與應(yīng)用(精)》適合從事THz、紅外、微波、天文和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員，以及大專院校和科研院所相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生和科研工作人員參考。

作者簡介

曹俊誠，1967年生于江西，1994年于東南大學(xué)電子工程系獲博士學(xué)位?，F(xiàn)為中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員、博士生導(dǎo)師，國家杰出青年基金、中國科學(xué)院“百人計劃”、上海市自然科學(xué)牡丹獎獲得者，新世紀(jì)百千萬人才工程國家級人選。2004～2010年擔(dān)任中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所信息功能材料國家重點實驗室主任，20l1年起擔(dān)任中國科學(xué)院太赫茲固態(tài)技術(shù)重點實驗室主任。主要從事太赫茲物理、器件及通信與成像應(yīng)用等方面的研究。

書籍目錄

前言
第1章 THz波產(chǎn)生、探測與應(yīng)用概述
第2章 THz場與低維半導(dǎo)體的相互作用及高場電子輸運(yùn)
第3章 電子學(xué)THz振蕩器與器件模擬
第4章 THz半導(dǎo)體負(fù)有效質(zhì)量振蕩器非線性動力學(xué)
第5章 THz場作用下微帶超晶格非線性動力學(xué)
第6章 石墨烯THz光電特性
第7章 THz半導(dǎo)體量子級聯(lián)激光器
第8章 THz半導(dǎo)體量子阱探測器
第9章 THz波的傳輸
第10章 THz通信
第11章 THz成像

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   小到413A／cm2。在半導(dǎo)體子能級電子輸運(yùn)過程中，LO聲子散射是一種重要的散射機(jī)制。因此，系統(tǒng)中LO聲子的數(shù)目必然會影響器件的電子輸運(yùn)過程。圖7.31（a）給出LO聲子數(shù)目隨注入勢壘寬度的變化關(guān)系。與電流密度變化趨勢相似，系統(tǒng)中LO聲子數(shù)目隨注入勢壘寬度的增加也單調(diào)減少，從6327降到2679（聲子數(shù)目采用任意單位）。隨著勢壘寬度增加，電子隧穿勢壘變得越來越困難，因此電子輸運(yùn)受到一定程度的阻礙，導(dǎo)致電流密度隨注入勢壘寬度的增加而單調(diào)減小。注入勢壘寬度主要影響電子在注入能級1’和上激光能級4之間的傳輸。通過分析電子從注入能級1’隧穿進(jìn)入上激光能級4的概率發(fā)現(xiàn)，隨著注入勢壘寬度的增大，弛豫時間T1'4由12ps增加到29ps。圖7.31（b）和（c）分別給出激光能級間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)△N43和增益。與電流密度J和LO聲子數(shù)目的單調(diào)變化趨勢不同，隨著注入勢壘寬度的增加，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和增益在某一個注入勢壘寬度處取得最大值。當(dāng)注入勢壘寬度為41A時，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和增益都取得最大值，分別為1.05×1010cm—2和106cm_—1。另外，在最優(yōu)化的41A注入勢壘下，可以得到長的上激光能級壽命T4=3.8ps以及短的下激光能級壽命T4=0.9ps。對于其他注入勢壘寬度的情況，要么T4比較短，要么T3比較長，因此只有在41A注入勢壘下，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和增益才是最大的。實驗測量得到的最優(yōu)化注入勢壘寬度為44A，最高工作溫度為141K（166）。由此可見，我們的模擬結(jié)果與實驗研究結(jié)果還是十分吻合的。由圖7.31（d）發(fā)現(xiàn)，隨著注入勢壘寬度的變化，上激光能級4的電子溫度在100 K左右波動。 在優(yōu)化的注入勢壘寬度確定之后，就可以進(jìn)行收集勢壘寬度的優(yōu)化了。在優(yōu)化收集勢壘寬度的過程中，設(shè)定注入勢壘寬度為41A。圖7.32給出蒙特卡羅模擬的收集勢壘寬度對器件性能的影響。收集勢壘寬度主要影響電子在共振雙帶3和2之間的輸運(yùn)過程。從圖7.32（a）中看出，隨著收集勢壘寬度的增加，電流密度J從1325A／am2單調(diào)降低到702A／am2。與前面介紹的注入勢壘寬度效應(yīng)一樣，電流密度的降低主要是由于勢壘寬度的增加導(dǎo)致電子隧穿收集勢壘概率的降低而造成的（17）。同樣地，熱聲子數(shù)目與電流密度的變化趨勢相同，隨勢壘寬度的增加，聲子數(shù)目單調(diào)減少。圖7.32（b）為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和諧振強(qiáng)度隨收集勢壘寬度的變化關(guān)系。在較寬的收集勢壘寬度范圍內(nèi)，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)△N43和諧振強(qiáng)度f43的值比較大。仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，隨著收集勢壘寬度從39A增加到48A，△N43增大，但是。f43卻減小。由于增益g正比于△N43×f43，所以計算的增益在39A到48A收集勢壘寬度范圍內(nèi)幾乎沒有什么變化，如圖7.32（c）所示。從收集勢壘寬度效應(yīng)的分析看出，在相對較寬的收集勢壘范圍內(nèi)，增益對勢壘寬度的變化并不敏感。實驗研究也表明，收集勢壘寬度對器件性能的影響不是很明顯（168）。 最后一個需要優(yōu)化的設(shè)計參數(shù)是注入阱內(nèi)的摻雜濃度。圖7.33給出蒙特卡羅模擬的摻雜濃度對器件性能的影響。隨著摻雜濃度從2.8×1010cm—2增加到4.8×1010cm—2。，電流密度線性增加。這是因為摻雜濃度增大，器件內(nèi)部電子濃度增……

編輯推薦

《半導(dǎo)體太赫茲源、探測器與應(yīng)用》主要以原始論文、尤其是以作者課題組的工作為基礎(chǔ)，對半導(dǎo)體THz輻射源與探測器的基本原理、模擬與設(shè)計、器件研制方法以及THz通信與成像應(yīng)用等，做了比較系統(tǒng)的闡述。

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