多量子阱

多量子阱（multiple quantum well）是指多個量子阱組合在一起的系統。就材料結構和生長過程而言，多量子阱和超晶格沒有實質差別，僅在於超晶格勢壘層比較薄，勢阱之間的耦合較強，形成微帶；而多量子阱之間的勢壘層厚，基本無隧穿耦合，也不形成微帶。多量子阱結構主要套用於其光學特性。

基本介紹

• 中文名：多量子阱
• 外文名：multiple quantum well
• 套用學科：量子力學
• 適用領域範圍：量子物理學

概念說明

在研製半導體量子阱雷射器時，為了提高激射效率，有源區可用多量子阱。但量子阱數目太多，又會降低注入效率，增大損耗，所以有一最佳化設計問題。例如用InGaAs/InGaAsP多量子阱置於台階狀折射率變化的波導中，可得到高輸出功率、波長為1.3微米和1.5微米的雷射器。
將多量子阱放在PIN結構的Ⅰ區中，在外電場下量子阱激子吸收峰會向長波方向移動。這樣對於給定波長的入射光，在不同電場下多量子阱有不同的吸收係數。據此提出的自電光效應器件，在相同功率光輸入下可輸出兩種不同功率的光，形成光雙穩器件。

材料構成

多量子阱也可由晶格不匹配的兩種材料構成。如果晶格失配在一定的限度內（小於7%），而且應變材料的厚度不超過臨界厚度，就可依靠彈性形變補償晶格常數之間的差別，而在界面不產生位錯和缺陷。這種多量子阱稱為應變數子阱。由於晶格中的彈性形變影響能帶結構，這樣又多了一種“剪裁”能帶的手段——應變。利用應變數子阱的特點製成InGaAsP/InP長波長（1.3微米）應變數子阱雷射器，閾值電流大大降低，特徵溫度相應提高。半導體級聯紅外雷射器和級聯太赫雷射器，都是將多量子阱置於反向偏置的P⁺N^－N⁺結中N^－區，利用電子多阱順序隧穿實現雷射，而雷射波長取決於子帶之間的能量差。