Spin Hall effect due to intersubband-induced spin-orbit interaction in symmetric quantum wells
研究了具有两个子带的量子阱中二维电子气的内禀自旋霍尔效应，其中存在一种新的子带间诱导的自旋轨道耦合。体自旋霍尔电导率$σ^z_{xy}$计算在弹道极限内的标准Kubo形式主义中存在的磁场$B$，并发现保持有限的B=0的限制，只要只有最低的子带被占用。我们计算的$σ^z_{xy}$表现出非单调的行为，并可以改变其符号的费米能量（载流子面密度$n_{2D}$）的子带边缘之间的变化。通过对子带间自旋-轨道耦合的自洽计算，我们确定了实际InSb量子阱中$σ^z_{xy}$的大小。
2009-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A nonlinear metasurface combining telecom-range intersubband transitions in GaN/AlN quantum wells with resonant plasmonic antenna arrays
我们在超窄GAN/AlN多量子阱异质结构中实现并研究了一种利用子带间跃迁的非线性超颖表面。由于巨大的能带偏移，该结构在1.55 $μ$ m附近的电信窗口中提供谐振跃迁。这些异质结构功能化与等离子体天线阵列，其特征在于交叉极化共振在这些近红外波长和它们的第二谐波。这种非线性超颖表面允许在垂直入射下产生大量的二次谐波，这对于下面没有多量子阱结构的天线阵列是完全不存在的。虽然二次谐波最初仅辐射到量子阱的平面中，但是等离子体激元元件的适当几何布置允许将二次谐波光重定向为自由空间辐射，其垂直于表面发射。
2021-05-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonpolar m-plane GaN/AlGaN heterostructures with intersubband transitions in the 5 to 10 THz band
本文评估了沉积在自支撑半绝缘GAN衬底上的非极性m面GAN/AlGaN多量子阱在1到10 THz频率范围内的子带间跃迁。量子阱被设计成包含两个受限的电子能级，与相邻的阱解耦。结构分析揭示了平面和规则的量子阱在两个垂直的面内方向，与高分辨率图像显示沿生长轴的障碍中的Al组合物的不均匀性。我们没有观察到外延工艺引入的扩展结构缺陷。低温子带间吸收从1.5至9太赫兹的演示，覆盖部分的7至10太赫兹波段禁止GaAs为基础的技术。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Radiative quantum efficiency in an InAs/AlSb intersubband transition
测量了InAs/AlSb电致发光子带间发射体的量子效率随磁场的变化关系。观察到两个系列的1/B周期振荡，对应于弹性和非弹性散射的辐射跃迁的上态的电子。实验结果准确地再现了作为所施加的磁场的函数的激发态寿命的计算。这些数据的解释给出了一个精确的测量的散射机制的相对重量，并允许提取的材料参数，如依赖于能量的电子有效质量和光学声子能量。
2006-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intersubband Transitions in Lead Halide Perovskite-Based Quantum Wells for Mid-Infrared Detectors
由于其优异的光学和电学性能以及通用的生长和制造工艺，铅卤钙钛矿被广泛认为是绿色能源和光电相关应用的有前途的候选材料。在这里，我们研究其潜在的应用在红外波长的模拟卤化铅钙钛矿为基础的量子阱系统的子带间跃迁。通过求解一维薛定谔方程，计算了单阱和双阱结构的能级、波函数和子带间跃迁能.通过调整量子阱和势垒的厚度，我们能够调整子带间跃迁能量，以覆盖广泛的红外波长范围。我们还发现，铅卤化物钙钛矿基量子阱具有高的吸收系数，这是有益的，其潜在的应用在红外光电探测器。基于钙钛矿的量子阱系统的广泛可调谐的跃迁能量和高吸收系数，结合其独特的材料和电学性质，可以实现用于开发红外光电探测器的替代材料系统。
2023-02-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Modulation of intersubband IR absorption under intense THz irradiation
我们分析了强太赫兹辐射对量子阱中电子子带间吸收的影响。基于绝热近似和共振近似，得到了感应电流的表达式。我们预测了一个显着的精细结构的发生，以及在太赫兹泵浦下的吸收在MW/cm $^2$强度范围内的加宽和移位。
2005-04-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Theoretical Investigation of Optical Intersubband Transitions and Infrared Photodetection in $β$-(AlxGa1-x)2O3/Ga2O3 Quantum Well Structures
本文对超宽带隙铝镓氧化物（（AlxGa 1-x）2 O3）/镓氧化物（Ga 2 O3）量子阱系统的子带间跃迁进行了理论研究。传统的材料系统已经成熟为成功的子带间器件应用，例如用于可再现成像系统的大面积量子阱红外光电探测器（QWIR）焦平面阵列，但是从根本上受限于中波长和长波长红外应用的最大导带偏移。短红外和近红外器件对于光通信系统和生物医学成像应用具有重要的技术意义，但由于这个原因，在子带间设计中难以实现。本文采用第一性原理方法，对单斜$β$（AlxGa 1x）2 O3/Ga 2 O3材料系统的设计空间进行了估算，其设计范围从短波红外（1 ~ 3μm）到远红外（大于30μm）。我们估计了两个QWIPs在长波长和短波长范围内的性能指标，包括在光通信波长λp 1.55μm处的高室温探测率（约10^11 Jones）的估计。我们的研究结果表明，快速成熟的（AlxGa 1-x）2 O3/Ga 2 O3材料系统的潜力，打开子带间器件应用的大门。
2020-04-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Intersubband spin-density excitations in quantum wells with Rashba spin splitting
在反转非对称半导体中，自旋-轨道耦合引起价带和导带的k依赖性自旋分裂，这是体结构和异质结构中自旋退相干的众所周知的原因。因此，在器件应用中操纵非平衡自旋相干性需要理解价带和导带自旋分裂如何影响载流子自旋动力学。本文研究了量子阱中集体子带间自旋密度激发（SDES）的退相干机制的相关性。线性自旋密度矩阵响应的密度泛函形式主义，描述了在量子阱的子带，可能是非抛物线和自旋分裂由于体或结构反转不对称（Rashba效应）的导带中的SDES。作为一个例子，我们考虑一个40 nm的GaAs/AlGaAs量子阱，包括Rashba自旋分裂的导子带。我们发现一个耦合和波矢依赖分裂的纵向和横向的SDES。然而，由于动力学交换和关联产生的集体效应，SDES的退相干不是由子带自旋分裂决定的。
2002-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intersubband transition engineering in the conduction band of asymmetric coupled Ge/SiGe quantum wells
n型Ge/SiGe非对称耦合量子阱代表了各种纳米级量子器件的构建块，包括最近提出的硅基太赫兹量子级联激光器的设计。在本文中，我们结合结构和光谱实验上的20个模块的上层结构，每个具有两个Ge井耦合通过富锗隧道势垒，作为设计的几何参数和P掺杂浓度的函数。通过太赫兹光谱数据与子带间光吸收共振的数值计算的比较，我们证明了通过设计来调节异质结构导带中量子限制子带的能量和空间重叠是可能的。样品的高结构/界面质量和子带杂化上实现的控制是朝向工作电泵浦发光器件的有希望的起点。
2020-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Optical properties of potential-inserted quantum wells in the near infrared and Terahertz ranges
我们提出了一个工程的GaAs/AlGaAs量子阱的光学特性，使用AlAs和InAs单层插入。基于扩展基sp 3d 5s * 紧束缚模型，定量研究了单层位置和阱厚度对带间和子带间跃迁的影响。插入的带间跃迁的效果进行了比较与现有的实验数据。至于子带间跃迁，我们表明，在GaAs/AlGaAs量子阱，包括两个AlAs和一个InAs插入，一个三能级{e1，e2，e3 }系统，其中的跃迁能量e3-e2是较低的和跃迁能量e2-e1大于纵向光学声子能量（36 meV），可以与e3-e2跃迁能量广泛可调通过太赫兹范围一起设计。
2016-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Reaction rates in squeezed polaron bands controlled by quantum statistics
反应速率通常使用经典统计学来定义，以引入热占据概率。它的预测的温度依赖性的速率被发现与实验合理的协议。考虑到在较低温度下强量子化条件下极化子系统的应用，我们现在扩展定义，以便将量子统计也包括在内，费米-狄拉克用于极化子，玻色-爱因斯坦用于双极化子。我们发现这两种扩展都是可行的。
2006-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Temporal stimulated intersubband emission of photoexcited electrons
本文研究了宽量子阱中分布在两个能级上的电子在超快带间激发和光学声子级联发射后的瞬态演化。如果电子分布在被动区的顶部附近，则在子带间响应中，时间负吸收似乎占主导地位。这是由于在光学声子发射下上能级态的有效展宽。然后，我们考虑了在太赫兹波导与多量子阱放置在腔的中心的地模式的放大。探测信号的巨大增加，这使得在太赫兹光谱区的光激发电子的时间受激发射制度。
2005-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Near-infrared intersubband photodetection in GaN/AlN nanowires
子带间光电子器件依赖于半导体异质结构中量子限制电子能级之间的跃迁，这使得能够在1-30 $μ$ m波长窗口中以皮秒响应时间进行红外（IR）光电探测。将纳米线作为活性介质可以实现对器件的电截面和光吸收截面的独立控制。此外，纳米线异质结构中的三维载流子限制为调整载流子弛豫时间开辟了新的可能性。然而，GaAs纳米线的结构缺陷和表面敏感性的产生，迄今阻碍了纳米线子带间器件的制备。在这里，我们报告的第一个演示子带间的光电探测在纳米线，使用GAN纳米线含有GAN/AlN超晶格吸收在1.55 $μ$ m。光谱光电流测量与8带k $\cdot$ p计算的电子结构的组合支持解释的结果，在这些极短的周期超晶格子带间的光电探测。我们观察到的光电流与入射照明功率的线性依赖关系，这证实了子带间过程的表面状态的不敏感性，并强调了具有大的表面体积比的架构是如何适合作为子带间光电探测器。我们的光电流特性的分析指出了路线的器件性能的改善。这是第一个基于纳米线的子带间光电探测器代表了一项技术突破，为强大的器件平台铺平了道路，该平台具有超快、超灵敏度光电探测器和具有更高热稳定性的高效量子级联发射器的潜力。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Microscopic model for intersubband gain from electrically pumped quantum-dot structures
我们从理论上研究了室温下电泵浦自组织量子点作为中红外增益材料的性能。我们分析了一个AlGaAs/InGaAs基结构组成的点在一个阱夹在两个量子阱。我们数值分析了一个全面的模型相结合的多粒子的方法，电子动力学与现实的建模的电子状态在整个结构。我们研究了准平衡条件和电流注入的增益。比较不同的结构，我们发现，稳态增益只能实现一个有效的提取过程，这可以防止在连续态的电子的积累，这使得通过量子点有源区的可用散射路径太快，以维持反转。不同的提取/注射途径之间的权衡进行了讨论。将模式增益与量子级联激光器中使用的标准量子阱结构进行比较，我们的计算预测了量子点结构对于可比模式增益的阈值电流密度降低。然而，这样一个可比的模式增益，只能实现一个量子点系综的非均匀加宽，这是接近目前使用自组织生长可实现的下限。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid k$\cdot$p tight-binding model for subbands and infrared intersubband optics in few-layer films of transition-metal dichalcogenides: MoS$_2$, MoSe$_2$, WS$_2$ and WSe${}_2$
提出了一个密度泛函参数化的杂化k $\cdot$ p紧束缚模型，用于研究过渡金属二硫属化物原子薄膜2 H-$MX_2$（$M$ =Mo，W; $X$ =S，Se）的电子性质.我们使用这个模型来分析$p$和$n$掺杂的$2{\rm H}-MX_2$薄膜的子带间跃迁，并预测子带间激发的线形，由子带相关的二维电子和空穴质量，以及激发寿命，由于光学声子的发射和吸收。我们发现，具有$N=2$到$7$层厚度的2 H-${MX_2}$族原子薄膜的子带间光谱密集地覆盖了$2$和$30\ {\rm μm}$之间波长的红外光谱范围。详细的分析表明，对于$n$掺杂薄膜，最低能量子带的电子色散和自旋谷简并度在奇数和偶数层之间振荡，这也可能为这些系统中的量子霍尔效应研究提供有趣的机会。
2018-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oscillator strengths of the intersubband electronic transitions in the multi-layered nano-antidots with hydrogenic impurity
在球对称介质连续模型和有效质量近似下，我们得到了多层量子反点（MLQAD）的薛定谔方程的精确解. MLQAD是纳米结构的半导体系统，其由球形核（例如$Ga_{1-x}Al_{x}As $）和涂覆的球形壳（例如$Ga_{1-y}Al_{y}As $）组成，因为整个反点嵌入在块体材料（例如$GaAs $）内。研究了电子能谱及其径向几率密度随纳米系统半径的变化关系。对有限和无限约束势（CP）以及壳层厚度不变的情况下，在不同半径下，从基态到两个第一允许激发态的子带间量子跃迁的振子强度进行了数值计算和分析.它表明，特别是，结合能和类氢杂质的MLQAD的振子强度的行为不同于单层量子反点（SLQAD）。对于具有有限核壳CP的MLQAD，杂质的态能量和振子强度被发现依赖于壳层厚度。在大的核半径和非常小的壳层厚度，我们的结果更接近于以前报道的SLQAD的相应值。
2013-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for excitonic polarons in InAs/GaAs quantum dots
利用强磁场下的光致发光激发光谱研究了几种自组装InAs/GaAs量子点系综的带间跃迁。在光谱中观察到定义良好的共振。在所有样品中观察到两个跃迁之间的强反交叉，这不能用纯激子模型来解释。混合激子-LO声子态之间的耦合使用Fröhlich哈密顿量计算。激子极化子的能量以及带间跃迁的振子强度被确定。当两个激子-LO声子态具有足够接近的能量，且声子占据相差一个时，预测了一个反交叉。一个很好的协议之间的计算和实验数据证明激子极化子的存在。
2006-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Intersubband optical absorption in the GaN/AlN qunatum wire with donor-doping
本文研究了施主掺杂下圆柱形GaN/AlN量子线与量子点的子带间光吸收，发现量子线因自由运动态密度导致吸收低于量子点，揭示了纳米结构对光电器件光学性质的影响。
2025-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Cavity modification of magnetoplasmon mode through coupling with intersubband polaritons
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；National Institute of Optics (CNR-INO)（意大利国家光学研究所）；School of Electronic and Electrical Engineering, University of Leeds（利兹大学电子与电气工程学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Waterloo（滑铁卢大学电气与计算机工程系）；Pitaevskii BEC Center, CNR-INO and Dipartimento di Fisica, Università di Trento（特伦托大学物理系及CNR-INO皮塔耶夫斯基玻色-爱因斯坦凝聚中心）；Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), CNRS UMR 9001, University of Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学纳米科学与工程研究中心）
通过耦合亚带极化子与磁腔模式，研究强磁场下磁等离子体激发的耦合特性及腔体对二维电子气响应的修改。
2026-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polaron relaxation in self-assembled quantum dots: Breakdown of the semi-classical model
在考虑LO-声子-电子相互作用和各种非简谐声子耦合的情况下，计算了自组装量子点导带激发态的寿命。我们发现，极化子弛豫不能准确地描述了一个半经典模型。不同的非谐衰减通道的贡献示出强烈依赖于极化子能量。我们计算了极化子寿命的能量依赖性，并将我们的结果与InAs/GaAs量子点中极化子衰减时间的实验测量结果进行了比较。
2007-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bound Polaron in CuCl and GaAs Quantum Dots
利用有限势模型的变分和数值方法，计算了球形量子点中类氢施主杂质束缚极化子的结合能。极化效应已被认为是考虑到离子-声子耦合下的李低松方法。结果表明，量子点半径、势垒高度和极化子效应对结合能有很大的影响。
2007-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effect of Ge-doping on the short-wave, mid- and far-infrared intersubband transitions in GaN/AlGaN heterostructures
本文评估了Ge掺杂对GAN/AlGaN多量子阱（QW）的结构和光学（带间和子带间（ISB））性质的影响，所述QW被设计成在短波、中红外和远红外范围（分别为SWIR、MIR和FIR）显示ISB吸收。标准的c-平面晶体取向被认为是在SWIR和MIR光谱区域吸收的井，而FIR结构沿非极性m-轴生长。在所有情况下，我们比较了具有相同设计和不同掺杂水平的Ge掺杂和Si掺杂样品的特性。Ge的使用似乎改善了高度晶格失配的GAN/AlN异质结构的镶嵌性。然而，当减少晶格失配时，镶嵌性由衬底决定，并且不显示对掺杂剂性质或浓度的任何依赖性。从光学的角度来看，通过增加掺杂浓度，我们观察到由于自由载流子对内部电场的屏蔽，极性样品的光致发光发生蓝移。另一方面，在ISB吸收中，当使用Ge作为高掺杂水平的掺杂剂时，无论考虑的光谱区域（即，不同的QW尺寸、势垒成分和晶体取向）如何，线宽都有系统的改善。
2019-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Diagrammatic quantum Monte Carlo study of an acoustic lattice polaron
本文用一阶近似的非图解Monte Carlo方法研究了晶格极化子通过形变势与声学支声子相互作用。弱耦合和强耦合制度被分离的自陷区域，其中各种可能的晶格变形之间的量子共振被认为是在基态属性，光谱函数，和光学电导率。这种极化子的独特之处在于长波长和短波长的声振动之间的相互作用，产生复合声子云，并由于多个准稳态的存在而导致持续的自陷。这导致光谱响应的结构比以前考虑的任何极化子模型都要复杂得多。
2021-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Time-Reversed Superfluorescence in a Polaronic Quantum Material
McGill University（麦吉尔大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Empa - Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科技研究所）
本文发现卤化物钙钛矿量子点中由瞬态极化子场驱动的延迟协同吸收爆发（超荧光的时间反转），在室温下实现近乎完美的相干保真度，为超吸收量子器件开辟了新路径。
2025-11-04 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Polaron-induced lattice distortion of (In,Ga)As quantum dots by optically excited carriers
我们报告的高分辨率的X射线衍射研究揭示的影响，载流子光学注入到（In，Ga）As量子点周围的GaAs晶体矩阵。我们发现一个四角晶格膨胀与增强的伸长率沿[001]晶轴是叠加在一个各向同性的晶格扩展。各向同性的贡献来自激发诱导的晶格加热证实了温度依赖性的参考研究。飞秒尺度上的四电子膨胀归因于被捕获在量子点中的载流子形成极化子。
2014-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe$_2$ Monolayer
当可移动的杂质被引入并耦合到费米海时，形成了称为费米极化子的新准粒子。费米极化子问题有两个有趣但截然不同的领域：（I）吸引极化子（AP）分支，与从BCS超流到分子的玻色-爱因斯坦凝聚的配对现象有关;（II）排斥极化子（RP）分支，是斯托纳巡游铁磁性的物理基础。在这里，我们研究费米极化子在二维系统中，许多问题和争论，关于他们的性质持续存在。我们研究的模型系统是一个掺杂的MoSe $_2$单分子层。我们发现所观察到的AP-RP能裂和吸引极化子的量子动力学与极化子理论的预言一致。随着掺杂密度的增加，吸引极化子的量子退相保持恒定，表示稳定的准粒子，而排斥极化子退相速率几乎以二次方增加。费米极化子的动力学对于理解配对和磁不稳定性至关重要，这些不稳定性导致在包括原子核，冷原子气体和固体在内的广泛物理系统中形成丰富的量子相。
2023-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Two-dimensional spectroscopic diagnosis of quantum coherence in Fermi polarons
对最近提出的费米极化子非线性二维光谱进行了全微观多体计算，证明了吸引极化子和排斥极化子之间的量子相干性可以通过二维光谱中两个非对角交叉点处的量子拍频来明确地揭示，而这种相干性在实验上还没有得到证实.我们预测，粒子空穴激发使两个交叉不对称，并导致一个额外的侧峰附近的对角排斥极化子峰。我们的模拟光谱可以很容易地检查在未来的冷原子实验，其中的二维光谱是通过使用拉姆齐干涉序列的射频脉冲在时域中实现。我们的研究结果也提供了一个第一性原理的理解，最近的二维相干光谱相互作用的激子和trions在掺杂单层过渡金属dichalcogenides。
2022-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
On the electron-polaron--electron-polaron scattering and Landau levels in pristine graphene-like quantum electrodynamics
提出了一种保持宇称的$U(1)\times U(1)$无质量QED $_3$，作为一个原始的类石墨烯平面量子电动力学模型.讨论了该模型中出现的准粒子（电子-极化子、空穴-极化子、光子和Néel准粒子）的光谱内容、自由度、自旋、质量和电荷。得到了朗道能级的四重破缺简并，类似于在高外加磁场下的原始石墨烯中实验观察到的简并。此外，该模型还表现出零能朗道能级，表明存在一种反常的量子霍尔效应。计算和分析了光子和Néel准粒子介导的$s$ -和$p$ -波态的电子-极化子-电子-极化子散射势.最后，该模型预测了布里渊区中两个分别位于不同的$\mathbf{K}$和$\mathbf{K^\prime}$点的电子-极化子（$s$波态）可能发生吸引相互作用，而两个分别位于$\mathbf{K}$和$\mathbf{K^\prime}$点的电子-极化子（$p$波态）可能发生排斥相互作用.
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
