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太赫兹场和倾斜磁场对超晶格电子动力学特性调控规律研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O32[理学—一般力学与力学基础;理学—力学]
  • 作者机构:[1]中国科学院上海微系统与信息技术研究所、中国科学院太赫兹固态技术重点实验室,上海200050
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(批准号:2014cB339803)、国家高科技研究发展计划(批准号:2011AA010205)、国家自然科学基金(批准号;61204135,61131006,61321492)、国家重大科学仪器设备开发专项(批准号:2011YQ150021)、02国家科技重大专项(批准号;2011ZX02707)、中科院创新团队国际合作伙伴计划和上海市科学技术委员会(批准号:14530711300)资助的课题.
中文摘要:

微带超晶格在磁场和太赫兹场调控下表现出丰富而复杂的动力学行为,研究微带电子在外场作用下的输运性质对于太赫兹器件设计与研制具有重要意义.本文采用准经典的运动方程描述了超晶格微带电子在沿超晶格生长方向(石方向)的THz场和相对于z轴倾斜的磁场共同作用下的非线性动力学特性.研究表明,在太赫兹场和倾斜磁场共同作用下,超晶格微带电子随时间的演化表现出周期和混沌等新奇的运动状态.采用庞加莱分支图详细研究了微带电子在磁场和太赫兹场调控下的运动规律,给出了电子运行于周期和混沌运动状态的参数区间.在电场和磁场作用下,微带电子将产生布洛赫振荡和回旋振荡,形成复杂的协同耦合振荡.太赫兹场与这些协同振荡模式之间的相互作用是导致电子表现出周期态、混沌态以及倍周期分叉等现象的主要原因.

英文摘要:

Vertical electron transport in semiconductor superlattice has been the focus of science and technology during the past two decades due to the potential application of superlattice in terahertz devices. When driven by electromagnetic field, many novel phenomena have been found in superlattice. Here we study the chaotic electron transport in miniband superlattice driven by dcq-ac electric fields along the growth axis (z-axis) and a magnetic field tilted to z-axis using semiclassical equations of motion in the presence of dissipation. We calculate the electron momentum by changing the magnetic field or amplitude of the terahertz field. It is shown that the momentum p~(t) of miniband electron exhibits complicated oscillation modes while changing the control parameters. Poincar~ bifurcation diagram and power spectrum are adopted to analyze the nonlinear electron states. Poincare bifurcation diagram is obtained by plotting pyre = py (rnTac) (with m = 1, 2, 3, …. and Tac the period of ac terahertz field) as functions of ac amplitude E1 after the transients decay. The periodic and aperiodic regions can be distinguished from each other since there are a large number of points in the chaotic regions. When the magnetic field is increased from 1.5 to 2 T, the Poincare bifurcation diagram changes dramatically due to the strong effect of magnetic field on electron motion. The oscillating state of py (t) may be changed between periodic and chaotic syates. Power spectra of electron momentum pv for different values of El(= 2.06, 2.18, 2.388, and 2.72) are calculated for a deep insight into the nonlinear oscillating mode. It is found that the power spectra of n-periodic states show peaks at frequencies ifac/n (with i=1, 2, 3, … ); the power spectra of chaotic states are very irregular with a large number of peaks. We demonstrate that the dissipation and resonance between Bloch oscillation frequency and cyclotron frequency play an important role in the electron transport process. We attribute the eme

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876