THz量子级联激光器跃迁速率的数值求解及验证
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祁昶(1978-),女,湖北,武汉,博士,讲 师,主要研究方向为集成电路CAD,一直从事集成电路互连线及器件的建模和优化设计研究 、集成电路光器件的建模研究和现场总线通信和智能控制系统的设计和开发.

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国家自然科学基金(61106067,9,61006080,41274047)资助项目 (1.武汉大学 微电子与信息技术研究院,湖北 武汉 430079; 2.武汉大学 卫星导航定位技术研究中心,湖北 武汉 430079)


Numerical calculation and validation of transition rate for terahertz quantum cascade lasers
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    摘要:

    THz量子级联激光器(QCL,quantum cascade laser )有源区载流子的跃迁速率是研究激光器内部输运特性,模拟激光器特性和优化设计的关键 参数。本文针对跃迁速率的计算问题,在连续介质模型下提出了一种运用自洽方法和费米黄 金法则计算THz QCL有源区载流子跃迁速率的方法。方法考虑了包括电子-纵向光声子散射 、电子-电子散射机制以及电子-光子散射对跃迁速率的影响。利用本文方法对已报道的TH z QCL进行了数值模拟,讨论了温度参数和注入掺杂浓度参数对跃迁速率的影响并进行了模 拟分析,分析结果与已报道的理论和实验结果一致,验证了方法的适用性和准确性。本文方 法的提出为运用速率方程法进行THz QCL有源层的建模和优化设计提供了基础。

    Abstract:

    The scattering rates of carriers in ac tive region of the Terahertz quantum cascade lasers (THz QCLs) are crucial param e ters for studying the carriers′ transport machanisms and for device simulation and optimization design.In this paper,a self-consistent solution with Fermi′s g olden rule is presented to calculate the scattering rates in active region of TH z QCLs.Electron-LO-phonon scattering,electron-electron scattering and electro n-photon scattering are all taken into account in calculation process.This appr o ach is extremely useful when studying the transport mechanisms in the active reg ion of THz QCL by using the rate equation method.By using this approach,the scat teri ng rates are calculated for two THz QCL devices,and the lattice temperature and injector doping impacts on scattering rates are also investigated.The simulation results are in agreement with reported theoretical and experimental data,which proves the practicality and accuracy of the approach.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

祁昶,石新智,叶双莉,江金光. THz量子级联激光器跃迁速率的数值求解及验证[J].光电子激光,2013,(12):2283~2288

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  • 收稿日期:2013-04-05
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