极性超薄半导体量子阱非线性光学性质理论研究

基本信息
批准号:11574303
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:娄文凯
学科分类:
依托单位:中国科学院半导体研究所
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:邹永连,李健,周小英,李运美
关键词:
超薄量子阱边缘态非线性光学性质极性界面太赫兹
结项摘要

Nonlinear optics, owing to its potential applications in coherent light source, optical frequency conversion, laser protection, all-optical communication, et.al, has been widespread concerned. Polarized ultrathin semiconductor quantum well (PUSQW)have strong second-order and third-order nonlinear optical nonlinearity due to its strong polarization electric field and the quantum confinement effect. The development of a theory of nonlinear optics of PUSQW is necessary, but currently rarely reports. In this project, we will intend to depart from thirty band kp model, considering the Coulomb interaction, the built-in electric field and excitonic effects, to accurately calculate the electronic structure and nonlinear optical properties of PUSQW. We will analyze the variation and the scope of the energy gap of PUSQW under the polarization electric field and try to explore the nature of its nonlinear optical properties in the infrared to terahertz range. Furthermore, we will be careful to study the impact of the external field on the optical properties, especially on the nonlinear properties of PUSQW and try to enrich the theory of detecting the topological insulator edge states by optical nonlinear property. This project will have important guiding significance for deepening the understanding of the optical properties of PUSQW and for realizing the application of terahertz optoelectronic device based on PUSQW materials.

非线性光学因其在相干光源、光频率转换、激光防护和全光通信等方面具有重要应用价值而被人们广泛关注。极性超薄半导体量子阱由于其强烈的极化电场和量子限制效应而具有强烈的二阶和三阶光学非线性效应。因此发展极性超薄半导体量子阱中光学非线性理论很有必要,但目前这方面的研究还相当缺乏。本项目拟从三十带 k.p 模型出发,考虑库仑相互作用、内建电场和激子效应,准确计算极性超薄半导体量子阱的电子结构和非线性光学性质。分析其在极化电场作用下能隙的变化规律和范围,探索其在红外至太赫兹范围的非线性光学特性。细致研究外场对极性超薄量子阱光学性质特别是非线性光学性质影响,并丰富和发展光学非线性检测拓扑绝缘体边缘态的理论。本项目对于深化对极性超薄半导体量子阱光学性质的理解和实现基于极性超薄半导体量子阱的太赫兹光电器件应用具有重要指导意义。

项目摘要

非线性光学因其在相干光源、光频率转换、激光防护和全光通信等方面具有重要应用价值而被人们广泛关注。极性超薄半导体量子阱由于其强烈的极化电场和量子限制效应而具有强烈的二阶和三阶光学非线性效应。因此发展极性超薄半导体量子阱中光学非线性理论很有必要,但目前这方面的研究还相当缺乏。本项目拟从三十带 k.p 模型出发,考虑库仑相互作用、内建电场和激子效应,准确计算极性超薄半导体量子阱的电子结构和非线性光学性质。分析其在极化电场作用下能隙的变化规律和范围,探索其在红外至太赫兹范围的非线性光学特性。细致研究外场对极性超薄量子阱光学性质特别是非线性光学性质影响,并丰富和发展光学非线性检测拓扑绝缘体边缘态及其多体效应的理论。本项目执行期间共发表SCI收录论文20篇,其中包括Nature Nanotech. 1 篇, Nature communication 1 篇, Phys. Rev. Lett. 1 篇, Nano Lett. 1 篇, 2D Materials 1 篇, Nano Research 1 篇, Phys. Rev. Applied 1篇, Phys. Rev. B 7篇等。项目按照预定研究计划执行,基本达成既定总体目标。本项目对于深化对极性超薄半导体量子阱光学性质的理解和实现基于极性超薄半导体量子阱的太赫兹光电器件应用具有重要指导意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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