В. Ф. ЕЛЕСИН, И. Ю. КАТЕЕВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВУХЪЯМНЫХ

НАНОСТРУКТУР ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ГЕНЕРАЦИИ

На основе численного решения нестационарного уравнения Шредингера найдены активный ток поляризации двухъямных наноструктур. Расчет показал, что если выбрать сильно асимметричные структуры, то можно реализовать генерацию сильного электромагнитного поля в терагерцовом интервале частот.

В последние годы проводятся теоретические исследования генератора терагерцевого диапазона на двухямной наноструктуре (ДНС) [1-3]. В работах [1,2] была развита аналитическая теория в слабом и сильном поле, а в [3] были проведены соответствующие численные расчеты на модельной задаче. Было показано, что возможна перестраиваемая по частоте генерация с эффективностью, близкой к максимально возможной. В этом случае каждый электрон, подводимый к ДНС, излучает один фотон и покидает структуру. Численные расчеты [3] подтвердили аналитические результаты с высокой точностью.

Рис. 1. Характерный потенциальный профиль дна зоны проводимости ДНС. ER1 и ER2 – энергии расщепленных резонансных уровей, EF – энергия Ферми, Vdc – напряжение смещения

Целью данной работы являлась оценка возможности создания терагерцового генератора на ДНС. Для этого мы вычислили вольт-амперные характеристики и активные токи поляризации (отклик) нескольких реальных структур с прямоугольными барьерами и Ферми-рапределением электронов. Характерный энергетический рельеф зоны проводимости ДНС показан на рис.1. Методика расчета основана на численном решении нестационарного уравнения Шредингера. Расчет показал, что если выбрать сильно асимметричные структуры, где ширины ям заметно отличаются друг от друга, то можно реализовать генерацию сильного электромагнитного поля в терагерцовом интервале частот. В этом случае на частотной зависимости линейного отклика имеется характерный отрицательный минимум на частоте, соответствующей расстоянию между расщепленными энергетическими уровнями при выбранном напряжении. С ростом амплитуды переменного поля отклик падает и меняет знак.

Список литературы

1.  // ЖЭТФ. 2005. Т. 127, С. 131-140 .

2.  // ЖЭТФ. 2005. Т. 128, С. 922-937 .

3.  , // ФТП. 2005. Т. 39. С. .