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Optical responses in asymmetric hyperbolic-type quantum wells under the effect of external electromagnetic fields
Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications ( IF 2.7 ) Pub Date : 2020-07-24 , DOI: 10.1016/j.photonics.2020.100833
F. Ungan , M.K. Bahar , J.C. Martinez-Orozco , M.E. Mora-Ramos

In the present work, some optical properties related to intersubband transitions in finite depth asymmetric hyperbolic-type quantum wells are theoretically investigated. The use of a hyperbolic potential configuration would account for the actual – non abrupt – confinement potential in the heterostructure, in the case of modulated growing or when compositional diffusion across the interfaces turns out to be relevant. In the investigation, the presence of externally applied electromagnetic fields is considered. Electron conduction band states are determined within the parabolic band an effective mass approximation. With the electronic structure information at hand, it is possible to evaluate the linear and third-order nonlinear light absorption and relative refractive index change coefficients, from expression arising in the framework of the compact density matrix approach. According to the theoretical outcome, it is found that: (i) There is a significant influence of the structural configuration on the magnitude and resonant peak position of the total optical coefficients. (ii) Under the effect of increasing external electric and magnetic fields, the peak energy positions are shifted towards higher values, whereas their amplitude decrease for the optical absorption case, and that of the refractive index relative variation is reduced. From these results it can be concluded that both the modification of the confinement profile and the presence of electric and/or magnetic fields are suitable tool to control the optical response of asymmetric hyperbolic-type semiconductor quantum wells.



中文翻译:

外部电磁场作用下非对称双曲型量子阱中的光学响应

在目前的工作中,从理论上研究了与有限深度非对称双曲型量子阱中的子带间跃迁有关的一些光学性质。使用双曲线电势配置将说明异质结构中的实际(非突变)约束电势,如果是调制生长,或者当界面上的成分扩散非常重要时。在研究中,考虑了外部施加的电磁场的存在。电子抛射带内的电子导带状态是有效的质量近似值。借助电子结构信息,可以评估线性和三阶非线性光吸收和相对折射率变化系数,从紧密密度矩阵方法框架中产生的表达式中得出。根据理论结果,发现:(i)结构构型对总光学系数的大小和共振峰位置有重大影响。(ii)在外部电场和磁场增加的影响下,峰值能量位置移向更高的值,而在光吸收情况下其峰值幅度减小,并且折射率相对变化的幅度减小。从这些结果可以得出结论,限制轮廓的修改以及电场和/或磁场的存在都是控制非对称双曲线型半导体量子阱的光学响应的​​合适工具。根据理论结果,发现:(i)结构构型对总光学系数的大小和共振峰位置有重大影响。(ii)在外部电场和磁场增加的影响下,峰值能量位置移向更高的值,而在光吸收情况下其峰值幅度减小,并且折射率相对变化的幅度减小。从这些结果可以得出结论,限制轮廓的修改以及电场和/或磁场的存在都是控制非对称双曲线型半导体量子阱的光学响应的​​合适工具。根据理论结果,发现:(i)结构构型对总光学系数的大小和共振峰位置有重大影响。(ii)在外部电场和磁场增加的影响下,峰值能量位置移向更高的值,而在光吸收情况下其峰值幅度减小,并且折射率相对变化的幅度减小。从这些结果可以得出结论,限制轮廓的修改以及电场和/或磁场的存在都是控制非对称双曲线型半导体量子阱的光学响应的​​合适工具。(i)结构构造对总光学系数的大小和共振峰位置有重大影响。(ii)在外部电场和磁场增加的影响下,峰值能量位置移向更高的值,而在光吸收情况下其峰值幅度减小,并且折射率相对变化的幅度减小。从这些结果可以得出结论,限制轮廓的修改以及电场和/或磁场的存在都是控制非对称双曲线型半导体量子阱的光学响应的​​合适工具。(i)结构构造对总光学系数的大小和共振峰位置有重大影响。(ii)在增加外部电场和磁场的作用下,峰值能量位置移向更高的值,而在光吸收情况下其峰值幅度减小,并且折射率相对变化的幅度减小。从这些结果可以得出结论,限制轮廓的修改以及电场和/或磁场的存在都是控制非对称双曲线型半导体量子阱的光学响应的​​合适工具。而对于光吸收情况,它们的幅度减小,并且折射率相对变化的幅度减小。从这些结果可以得出结论,限制轮廓的修改以及电场和/或磁场的存在都是控制非对称双曲线型半导体量子阱的光学响应的​​合适工具。而对于光吸收情况,它们的幅度减小,并且折射率相对变化的幅度减小。从这些结果可以得出结论,限制轮廓的修改以及电场和/或磁场的存在都是控制非对称双曲线型半导体量子阱的光学响应的​​合适工具。

更新日期:2020-07-24
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