硅鍺異質(zhì)結(jié)構(gòu)中等離子-聲子耦合模式

摘 要:利用自洽場理論考慮半導(dǎo)體硅鍺量子阱系統(tǒng)中電子—電子和電子—聲子相互作用，得到由這些交互作用引起的介電函數(shù)。從而得到硅鍺異質(zhì)結(jié)中的等離子與聲子的耦合模式。

關(guān)鍵詞:硅鍺量子阱 電子—聲子交互作用 等離子-聲子的耦合模式

中圖分類號:TQ1 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0015-02

the plasma-phonon coupling mode in Si/Ge heterostructure

Chen shuimeiLai guozhongShang shupingFeng weice

(School of Department of Physics， Longyan University， Longyan 364000)

Abstract:Applying the self-consistent field theory and considering electron-electron and electron - phonon interaction in a Si/Ge QWS，the plasma-phonon coupling mode in the one-dimensional infinitely deep quantum well formed by Si/Ge heterostructure was studied from the real part of dielectric function.

Key words:Si/Ge quantum well system，electron-phonon interaction，plasma-phonon coupled mode

1 引言

半導(dǎo)體材料中的晶格振動(或聲子)能提供1011～1014Hz的高頻超聲源。這些高頻超聲能廣泛的應(yīng)用于超聲電子和超聲光電器件與裝置[1-4]。納米半導(dǎo)體系統(tǒng)中的聲子波將在異質(zhì)結(jié)界面反射和折射，在一定條件下會在一種材料中形成駐波，從而形成其中聲子振動模式的量子化。目前人們對納米半導(dǎo)體系統(tǒng)中的聲子模式及其聲子與載流子的交互作用了解較少，這限制了將納米半導(dǎo)體系統(tǒng)作為高頻超聲電子和超聲光電器件的應(yīng)用。

本文利用自洽場理論考慮系統(tǒng)中電子—電子和電子—聲子相互作用，得到由這些交互作用引起的介電函數(shù)。從而得到硅鍺異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的一維無限深量子阱里等離子與聲子的耦合模式。通過此理論研究可以進一步了解納米半導(dǎo)體系統(tǒng)中聲子量子化的特征及相關(guān)聲子激發(fā)的模式，為將半導(dǎo)體量子阱系統(tǒng)應(yīng)用于高頻超聲電子和光電器件作一定的理論鋪墊。

2 理論模型

考慮一個二維空穴電子氣系統(tǒng)，其波函數(shù)為

由，我們可以得到等離子—聲子耦合激發(fā)的頻率。

3 結(jié)果

利用自洽場理論，考慮硅鍺異質(zhì)結(jié)系統(tǒng)中電子—電子和電子—聲子相互作用，得到了由這些交互作用引起的介電函數(shù)。推導(dǎo)出SiGe量子阱系統(tǒng)中的介電常數(shù)的矩陣元。當(dāng)介電函數(shù)實部為零時，可得到等離子—聲子耦合激發(fā)的頻率，從而為半導(dǎo)體量子阱系統(tǒng)應(yīng)用于高頻超聲電子和光電器件作一定的理論鋪墊。

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