半导体光学21中间密度区域教材课程.ppt

第19章 中间密度区域 19.1 双光子跃迁 ●弱耦合：光子1+光子2→(双)激子,中间 经历一个虚激发态. 强耦合：类光子极化激元1+类光子极化激元2→类激子(极化激元). ●产生纵模激子、UPB激子极化激元以及双激子(后面详细说明). ●动量守恒 ●选择定则与单激子不同. ②辐射频率 假设两个激子极化激元初始在 根据能量守恒： 和动量守恒： 可得 整理得， 即 也可写成 令 上式可表示为 说明： ●激子碰撞产生的辐射带称为p带. 项使得p带加宽. ●激子碰撞后,一个激子向连续态跃迁,另一个激子跃迁到类光子支,产生 带.该连续 态激子剩余能量 ●P带辐射强度随着激子的密度平方增加，随着泵浦功率呈 非线性增加. ●在高温情况下,部分激子分解,自由载流子 越大,衰减越快. 与类激子极化激元碰撞,被散射到更高激发态,激子复合形成相当宽无结构的辐射带.随着温度增加, 辐射带的频率红移(比能隙下降得快). ●另外,双激子之间散射,束缚激子复合与自由载流子之间散射(涉及声子过程)也存在. 1.色散关系 为双激子束缚能. 激子束缚能. 当 最小. 当 增大. 19.3双激子(两个电子和两个空穴组成) ●CuBr 由于CuBr 价带的四重简并，双激子基 态分裂成三个态,对称性分别为 其中 态不随 分裂, 随 分裂. 2. 由于激子是玻色子,所以基态波函数 具有交换对称性,即 电子或空穴系统的波函数具有交换反对称性 3.产生 ①双光子激发（共振激发） ●第一个光子能量为 中间虚 能级几乎与激子共振. 具有“巨大”的振子强度(而单光子激发产生双激子的几率非常低). ●第二个光子能量为 处吸收峰的振子强度随着LPB上 处的粒子数增加,呈现明显的非线性效应. ﹡单激子共振透射 ﹡非耦合振子共振吸收 ②两步跃迁（非共振激发） ●第一步：产生LPB类激子极化激元（非相干分布）. ●第二步（诱导吸收）：LPB类激子极化激元向双激子态跃迁,满足