Resonantly enhanced nonlinear optics in semiconductor quantum wells: An application to sensitive infrared detection
一类新的相干非线性光学现象，涉及量子阱中的诱导透明，被认为是在一个特定的应用范围内敏感的长波长红外探测。结果表明，最强的退相干机制可以被抑制或减轻，导致在半导体量子阱中的非线性光学效应的显着增强。
2001-09-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Quantum Network of Silicon Qubits using Mid-Infrared Graphene Plasmons
我们考虑一个量子网络的中红外，石墨烯等离子体耦合到氢类激发态的V族施主在硅。首先，我们展示了如何使用等离子体增强的光-物质相互作用，通过光激发和电检测发射的等离子体来实现供体量子比特的单次自旋读出。然后，我们展示了如何在高迁移率石墨烯纳米带的等离子体激元可以用来实现高保真度，两个量子比特门和纠缠的远Si施主量子比特。所提出的器件容易与现有技术和制造方法兼容。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Infrared Problem in Cold Atom Quantum Physisorption on 2D Materials
比较了基于原子-声子耦合的环展开（LE）、非交叉近似（NCA）、独立玻色子模型近似（IBMA）和前阶软声子重算方法（SPR）四种不同的近似方法计算冷原子在二维材料上的声子辅助量子吸附率的结果.我们的结论是，四个近似考虑，只有SPR方法给出了一个发散自由的结果，在大膜制度在有限的温度。其他三种方法给出的吸附速率在无限表面的极限发散。
2018-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Manipulating Interlayer Excitons for Ultra-pure Near-infrared Quantum Light Generation
层间激子（IX）形成于原子级薄半导体的界面处，具有各种新颖的性质。在平行发展中，纳米级应变工程已经成为创建2D量子光源的有效手段。探索这两个令人兴奋的领域的交叉点，其中应变和缺陷被利用来操纵IX朝向新功能的出现，目前处于新生阶段。在这里，使用MoS 2/WSe 2异质结构作为模型系统，我们演示了如何应变，缺陷和分层可以被利用来创建缺陷约束IX能够明亮，稳健，可调谐的量子光发射在技术上重要的近红外光谱范围。我们能够实现超高的单光子纯度，g（2）（0）= 0.01。我们的战略，创造网站控制的QE从缺陷绑定的IX代表了一个范式转变，在二维量子光子学研究，从工程层内激子在单层结构对IX在界面的二维异质结构。
2022-05-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Semi-empirical Quantum Optics for Mid-Infrared Molecular Nanophotonics
具有亚衍射极限模体积和开放几何结构的纳米级红外谐振器已成为实现室温腔量子电动力学的新平台。使用红外（IR）纳米天线和尖端纳米探针研究分子振动与真空场的强光-物质耦合，可用于具有纳米和飞秒分辨率的IR量子控制。为了加速中红外量子纳米光子器件的发展，我们发展了一种普遍适用的半经验量子光学方法来描述中红外飞秒激光脉冲驱动下的光-物质相互作用.该理论重现最近的实验上的振动弛豫率在红外纳米结构的加速，也提供了物理见解的相干相位旋转的近场使用宽带纳米尖的实施。然后，我们应用量子框架开发一般的尖端设计规则的实验操作的振动强耦合和Fano干涉效应在开放的红外谐振器。最后，我们提出了在弱耦合区将分子振动能级的自然非谐性转移到共振器近场的可能性，以实现强脉冲耦合系统响应的强度相关相移。我们的半经验量子理论相当于基于麦克斯韦方程组的第一原理技术，但其较低的计算成本表明其使用的快速设计工具，用于开发强耦合红外纳米光子硬件的应用范围从材料的量子控制到量子信息处理。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Noise in single quantum well infrared photodetectors
用朗之万方法计算了单量子阱红外探测器中电流涨落的谱密度。噪声增益和光电流增益用基本输运参数表示。入射光子通量的波动被考虑在内。
1997-05-14 cond-mat.mes-hall
Role of interactions in the far-infrared spectrum of a lateral quantum dot molecule
利用精确对角化方法研究了电子-电子关联和限制势对横向双电子量子点分子远红外光谱的影响。计算的谱直接反映了外约束势对称性的降低。令人惊讶的是，我们发现相互作用，以推动光谱向高对称性的抛物线量子点。我们的结论是，远红外光谱是合适的探测有效的限制的电子在量子点系统，即使相互作用的影响不能解决在一个直接的方式。
2003-09-23 cond-mat.mes-hall
Effects of electron correlation on the photocurrent in quantum dot infrared photodetectors
研究了电子关联对自组装InAs/InGaAs量子点红外探测器光电流的影响。研究发现，在多体开放系统中，库仑相互作用和能级混合导致量子点两个最低能级的带内跃迁出现双峰。此外，光电流是稳态载流子密度的非线性函数，并且由于库仑阻塞而显示平台。
2002-10-16 cond-mat.mes-hall
Far-Infrared Excitations below the Kohn Mode: Internal Motion in a Quantum Dot
研究了调制掺杂GaAs异质结构中量子点的远红外响应。我们观察到新的模式在低于质心科恩模式的频率。与Hartree-RPA计算结果的比较表明，这些模式产生于我们的场效应限制量子点中的平坦势。它们反映了电荷密度相对于质心的明显相对运动。
2001-02-01 cond-mat.mes-hall
Mobility modulation effects in a double quantum well infrared photon-detector
量子阱岛的电子通过子带间跃迁吸收光子能量，并获得足够的能量逃逸光子，从而使量子阱岛带正电，这一过程已被应用于双量子阱光子探测器中。在这里，我们提出了所谓的负光子响应在这样的探测器的观察。其原因是由于光生电荷引起的电子迁移率降低现象。
2011-05-29 cond-mat.mes-hall
Lateral photocurrent spreading in single quantum well infrared photodetectors
研究了单量子阱红外探测器在非均匀光照下的横向物理效应。这些效应主要是由于量子阱中光生电荷的面内输运。横向光电流扩展的长度由量子阱中载流子的面内电导率和量子阱再充电的特征时间决定，并且可以大到10-10000 mkm。得到了调制红外信号的SQT响应率和调制传递函数的解析表达式。可能的技术来抑制横向光电流扩展进行了讨论。
1998-05-01 cond-mat.mes-hall
Infrared detector based on conduction band intersubband transitions in a heterojunction between two quantum wires
本文研究了基于半导体量子线结导带子带间跃迁的红外探测器的可行性。我们表明，通过改变导线的半径，它是可能的工程师的能带结构的结，这将有利于创建和检测光电流。所提出的概念还允许基于具有不同半径的线阵列的宽带检测。
2005-08-05 cond-mat.mes-hall
Far-infrared spectra of lateral quantum dot molecules
研究了电子-电子相互作用和限制势对横向量子点分子远红外磁光吸收谱的影响。计算了三种不同量子点分子限制势下的远红外光谱。我们对两个相互作用的电子采用精确对角化技术，并利用微扰理论计算了两体能级间的偶极跃迁。我们的结论是，双电子FIR光谱直接反映了限制势的对称性和相互作用引起的光谱只有很小的位移。这些预测可以在非抛物量子点的实验中通过改变受限电子的数量来检验。我们还计算了FIR光谱多达6个非相互作用的电子，并观察到一些额外的功能，在频谱。
2005-11-23 cond-mat.mes-hall
Ultimate performance of Quantum Well Infrared Photodetectors in the tunneling regime
由于其波长多样性和优异的均匀性，量子阱红外光电探测器（QWIR）成为天文或国防应用中的极长波红外（VLWIR）光谱域的潜在候选者。然而，这些应用处理非常低的背景，并且对暗电流要求非常严格。在本文中，我们提出了完整的电光特性的15微米的量子阱，重点是暗电流测量。数据表现出显着的功能，如在低温（4至25 K）的IV曲线的平台制度。我们表明，目前的理论无法描述这种现象，并建立一个完全微观的方法的需要。
2009-05-13 cond-mat.mes-hall
Optically controlled dual-band quantum dot infrared photodetector
提出了一种新型的热红外双波段光电探测器--光控双波段量子点红外探测器（OCDIP）的设计。该概念基于具有单峰尺寸分布的量子点系综，其吸收光谱可以通过光注入载流子来控制。外部泵浦激光器改变量子点中的电子密度，允许控制可用的电子跃迁，从而控制吸收光谱。我们生长了一个测试样品，我们研究了原子力显微镜和光致发光。根据实验数据，我们模拟了样品的红外吸收光谱，它显示了两个吸收带在5.85 μ m和8.98 μ m取决于激发功率。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Circular photogalvanic effect induced by near-infrared radiation in InAs quantum wires patterned quasi two-dimensional electron system
在这项工作中，我们研究了InAs/InAlAs量子线（QWRs）超晶格的光学激发结构与近红外辐射。通过改变室温下辐射的螺旋度，我们观察到了与结构的$C_{2v}$对称性相关的圆形光电流效应，这可能是由于在QWRs图案附近形成了准二维系统。Rashba项和Dresselhaus项的比值显示了准二维结构中自旋-轨道相互作用随QWR层沉积厚度的演化。
2011-04-22 cond-mat.mes-hall
Near-Infrared Lead Chalcogenide Quantum Dots: Synthesis and Applications in Light Emitting Diodes
综述了近红外硫族铅（PbX; PbX=PbS，PbSe，PbTe）量子点的合成及其在近红外量子点发光二极管（NIR-QLED）中的应用研究进展。综述了高效率PbX量子点的合成策略和高性能PbX基近红外量子点发光二极管的实现方法。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Far infrared absorption in triangular and square quantum dots: characterization of corner and side modes
在含时局域自旋密度近似下，通过对二维三角形和正方形量子点密度振荡的时间模拟，研究了量子点的远红外吸收。使用局部响应理论对吸收进行空间分析，该理论允许识别几何纳米结构中的{ \em角}和{ \em边}模式。文中还讨论了不同强度的垂直磁场的演化。
2001-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of shape of quantum dots on their far-infrared absorption
通过模型计算研究了量子点的形状对外部磁场中的远红外吸收的影响。我们把我们的注意力集中在点与抛物线约束电位偏离常见的圆对称，和点具有圆形甜甜圈形状。对于广义Kohn定理不成立的约束，我们能够将结果转换为反映电子相对运动激发的质心模式和集体模式的混合。的计算内的时间依赖性Hartree近似和结果进行比较，可用的实验结果。
1999-07-15 cond-mat.mes-hall
Far infrared giant dipole resonances in neutral quantum dots
预测了在频率\sim N^{1/4}处，限制在盘形量子点中的N个电子-空穴对（2 \le N \le 110）的团簇的远红外吸收概率的共振行为。对于径向对称点，吸收由巨偶极共振主导，其占能量加权光吸收总和规则的98%以上。
2001-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el nucl-th
Tunneling into a Fractional Quantum Hall System and the Infrared Catastrophe
计算了量子化磁场中二维相互作用电子气的隧穿态密度。我们表明，所观察到的赝能隙的态密度可以理解为一个非相互作用的电子模型中的红外灾难的结果。这种灾难源于电子系统对隧道事件期间突然增加的电荷产生的电势的响应。我们的形式主义可以应用于任何填充因子，而无需使用陈-西蒙斯或复合费米子理论。
2007-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Singlet-triplet oscillations and far-infrared spectrum of four-minima quantum-dot molecule
利用精确对角化方法研究了磁场中四极小量子点分子中两电子的基态和远红外光谱。基态由改变的单重态和三重态组成，其频率作为磁场的函数随着点-点分离的增加而增加。当塞曼能量被包括在内时，只有两个第一单重态保持为基态。在FIR光谱中，我们观察到由于交叉基态而导致的不连续性。非圆对称性诱导反交叉，也是自旋三重态谱中高于$ω_+$的额外模式。特别是，我们得出结论，电子-电子相互作用只会导致微小的变化的FIR光谱和偏离的Kohn模式的结果从低对称性限制电位。
2004-08-09 cond-mat.mes-hall
Infrared transmission spectroscopy of charge carriers in self-assembled InAs quantum dots under surface electric fields
利用傅里叶变换红外（FTIR）透射光谱研究了无外加磁场条件下单层InAs自组装量子点（SAQD）中电子和空穴的子能级间距.在分子束外延的超高真空条件下生长外延、互补掺杂和半透明的静电栅极，以调节器件的电压，而二维电子气（2DEG）用作背接触。使用光致发光光谱和FTIR光谱间接计算空穴子能级的间距。观察到的间距很好地拟合计算值的电子和空穴。此外，由于器件顶部的QD层，2DEG的子带间共振增强。
2014-09-18 cond-mat.mes-hall
Transport properties of mid-infrared colloidal quantum dot films
研究了HgTe胶体量子点薄膜在中红外波段的输运和热学性质。这种材料的截止波长可以在3-5 μm范围内调谐，这使其成为现有高成本探测器的有前途的替代品。研究了配体交换和原子层沉积等沉积后工艺作为提高载流子迁移率的一种方法。
2012-04-12 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
A conjecture on a quantum limit of semiconductor lasers
给出了半导体激光器的最高工作温度与发射波长的关系。这一猜想得到了各种现有实验数据的支持，这些数据包括可见光和红外双异质结和量子阱激光器、量子级联激光器以及更深奥的器件，如基于II型锑化物的中红外和p-Ge以及基于杂质的太赫兹器件。发展的关系可能使最终性能的中红外和远红外，以及太赫兹半导体激光器被预测。
2004-08-27 cond-mat.mes-hall
Conduction band resonant states absorption for quantum dot infrared detectors operating at room temperature
提出利用量子点局域态到导带连续态共振态吸收的创新方案，大幅增强载流子提取，实现室温下高探测率的量子点红外探测器。
2024-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Far Infrared absorption of non center of mass modes and optical sum rule in a few electron quantum dot with Rashba spin-orbit coupling
量子点中的自旋-轨道相互作用将远红外辐射耦合到非质心激发模式，即使在抛物线约束和偶极子近似下也是如此。吸收峰的强度满足光学求和规则，给出了点内电子总数的直接信息。在圆偏振辐射的情况下，求和规则对由于正交于点平面的电场引起的Rashba自旋轨道耦合的强度不敏感，但对自旋轨道相互作用的其他源不敏感，因此允许区分两者。
2006-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum well infrared photodetectors hardiness to the non ideality of the energy band profile
本文报道了量子阱红外探测器中非锐势和无序势效应的研究结果。扫描电子透射显微镜是用来测量合金的结构，这是显示出沿生长轴的组合物的梯度分布。这些测量值用作输入，以量化对检测器性能的影响（峰值波长、光谱展宽和暗电流）。掺杂的随机定位的影响也进行了研究。最后，我们证明了量子力学性质是相当强大的非理想的能带轮廓方面。
2010-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Fundamental limits to far-infrared lasing in Auger-suppressed HgCdTe quantum wells
用半导体激光器桥接太赫兹间隙的挑战面临着增强的非辐射俄歇复合与光子能量的减少的不可避免的问题。我们发现，这个问题可以减轻汞镉碲化量子阱（碲镉汞量子阱），其中俄歇过程被抑制，由于形成准相对论电子空穴色散施加强大的能量动量限制重组载流子。这种色散是在两个量子阱界面处的拓扑态相互作用时形成的。我们表征的HgCdTe量子阱的激光性能定量通过构建一个微观理论的复合，吸收，增益，并显示激光的可行性下降到~ 50 $μ$ m在液氮温度下的阈值电流比现有的激光器低两个数量级。我们的研究结果符合最近的实验数据，从碲镉汞量子阱的受激远红外辐射，并显示了方向实现最大可能的激光波长。
2019-08-09 cond-mat.mes-hall
Probing the semiconductor to semimetal transition in InAs/GaSb double quantum wells by magneto-infrared spectroscopy
我们用磁红外光谱研究了InAs/GaSb双量子阱从正常态到反转态的半导体到半金属的转变。我们发现，由于我们的样品的低载流子密度（接近本征极限），磁吸收谱从一个单一的回旋共振峰在正常状态下的多个吸收峰的反转状态下，具有明显的磁场依赖性。使用八带Pidgeon-Brown模型，我们解释了在我们的实验中观察到的所有主要吸收峰。我们证明了半导体到半金属的转变可以通过控制量子限制、应变和磁场来实现。我们的工作铺平了道路的最佳InAs/GaSb结构的能带工程实现新的拓扑状态，以及在太赫兹制度的设备应用。
2016-10-18 cond-mat.mes-hall
Intersubband Quantum Disc-in-Nanowire Photodetectors with Normal-incidence Response in the Long-wavelength Infrared
半导体纳米线为实现与硅技术兼容的宽带光电探测器提供了巨大的潜力。然而，这种探测器的光谱范围迄今为止仅限于紫外线、可见光和近红外线中的选定区域。在这里，我们报告的宽带纳米线异质结构阵列光电探测器表现出从可见光到长波红外的光响应。特别是，从3-20 μ m的红外响应，使垂直入射激发子带间跃迁的低带隙的InAsP量子光盘内的InP纳米线轴向合成。的光学特性解释的光学模式在光子晶体中的纳米结构的部分形成的检测器，结合从合成产生的光盘的非对称电位分布的纵向分量的激发。我们的结果为如何设计宽带纳米线光电探测器以及工程纳米线异质结构如何为光电子学开辟新的迷人机会提供了可概括的见解。
2017-09-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Platform for Far-Infrared Spectroscopy of Quantum Materials at Millikelvin Temperatures
本文开发了一套可在稀释制冷机毫开尔文低温和强磁场下结合电子输运开展远红外光谱测量的实验平台，并以 WTe$_2$ 和 1T-TaS$_2$ 验证其性能。
2023-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Infrared probe of the anomalous magnetotransport of highly oriented pyrolytic graphite in the extreme quantum limit
本文系统地研究了高取向热解石墨在高达18 T的磁场B中的磁反射率。从这些测量，我们报告的确定与最低朗道水平的量子极限的寿命τ。我们发现最低朗道能级的逆寿命1/tau（B）与场的线性关系，这与量子极限下各向异性3D金属中三维（3D）到一维交叉的假设一致。这个神秘的结果揭示了在块状石墨和最近在介观石墨样品中观察到的异常线性面内磁阻的起源。
2006-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Astronomical Quantum-chemical Origin of Ubiquitously Observed Interstellar Infrared Spectrum due to Polycyclic Aromatic Hydrocarbon
多环芳烃（PAH）的星际红外光谱在3.3，6.2，7.6，7.8，8.6和11.3 μ m波段具有明显的特征，在许多天文尘埃云和星系中普遍存在。我们以前的第一性原理计算表明，Viod诱导的晕苯（C_（23）H_（12））~（2+）和环晕苯（C_（53）H_（18））~（1+）能很好地再现这种光谱。本研究通过原子组态变化和原子振动模式分析来研究量子力学起源。在高速粒子的作用下，PAH中会产生碳空位。Jahn-Teller量子效应使分子构型发生形变。在SP2类石墨烯碳网络之间产生了碳SP3局域键。此外，碳四面体局部结构被创建。这种奇特的结构就是量子起源。这些变质的分子会被中心恒星的强光子照射而光致电离，产生阳离子分子。比较了阳离子分子（C23H12）2+与中性分子（C23H12）2+的原子振动模式。在3.3微米处，两种分子均显示出C-H伸缩模式，并给出相当大的红外强度。在6.2，7.6，7.8和8.6 μ m波段，阳离子分子表现出复杂的C-C伸缩混合模式，并保持较大的红外发射。而中性分子则是简谐运动，相互抵消，红外辐射强度很小。在11.3微米处，中性分子和阳离子分子都显示出垂直于分子平面的C-H弯曲运动，这有助于强发射。实际观察到的光谱将是这些量子力学起源的分子的总和。
2018-08-03 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
High-performance controllable ambipolar infrared phototransistors based on graphene-quantum dot hybrid
场效应晶体管（FET）对红外线具有107 A/W的灵敏度，并且石墨烯/ PbS量子点（QD）杂化材料的迁移率有很大提高。这些报道的晶体管是单极或耗尽型器件。在本文中，我们提出并制备了可控石墨烯/ PbS量子点混合场效应晶体管。通过对双极型场效应晶体管的电学和光电性能的研究，在第一象限和第三象限中，通过将栅极电压（VG）提高到3.7V和-0.8V，可以使双极型场效应晶体管（常关断）导通。在这些阈值（VT）附近，每种载流子物质显示出相当的迁移率（~ 300 cm 2 V-1 s-1）。光响应度在每个阈值附近达到~ 107 A/W，并且随（VG-VT）线性增加。这些混合场效应晶体管以其低成本、大面积、低能耗和高性能成为柔性集成电路器件中极具竞争力的候选器件。
2014-10-09 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Bright Fluorophores in the Second Near-Infrared Window: HgSe/CdSe Quantum Dots
在NIR-IIb波长范围（1.5微米-1.7微米）内发射的荧光团由于其大的组织穿透性而显示出用于生物成像的巨大潜力。然而，目前的荧光团在水性溶剂中的量子产率约为2%，发射较差。在这项工作中，我们报告的合成HgSe/CdSe核/壳量子点发射在1.7微米通过带间跃迁。厚壳的生长导致光致发光量子产率急剧增加，在非极性溶剂中的值为55%。我们的量子点和其他报道的量子点的量子产率很好地解释了Forster共振能量转移到配体和溶剂分子的模型。该模型预测当这些HgSe/CdSe量子点溶解在水中时，量子产率>6%。我们的工作证明了厚的I型壳层对于在NIR-IIb区获得明亮发射的重要性
2023-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Single-Exciton Gain and Stimulated Emission Across the Infrared Optical Telecom Band from Robust Heavily-doped PbS Colloidal Quantum Dots
本研究针对红外铅硫族胶体量子点光学增益阈值高的问题，采用稳定电子掺杂PbS胶体量子点，实现了室温光通信波段可调谐的红外受激发射，增益阈值达单激子区间，大幅降低阈值水平。
2019-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
All-optical fluorescence blinking control in quantum dots with ultrafast mid-infrared pulses
光致发光（PL）不稳定性是一种普遍存在的现象，它会间接降低单个胶体量子点（CQD）的发光强度的时间稳定性及其整体的发光量子产率。尽管通过量子点结构及其环境的化学工程来减少闪烁的努力，闪烁仍然对量子点的应用构成障碍，特别是在生物学中的单粒子跟踪或单光子源中。在这里，我们展示了第一个确定性的全光学抑制量子点闪烁使用的可见光和中红外（MIR）激发的复合技术。我们发现，中等场超快MIR脉冲（5.5 $μ$ m，150 fs）可以切换发射从充电，低量子产率的“灰色”trion状态的“明亮的”激子状态在CdSe/CdS核壳量子点导致的QD强度闪烁显着减少。量子隧穿模拟表明，MIR场从具有降低的发射量子产率的trions去除多余的电荷，以恢复更高亮度的激子发射。我们的方法可以与现有的单粒子跟踪或超分辨率显微镜技术集成，而无需对样品进行任何修改，并转化为其他发射器呈现电荷诱导的PL谱，如金刚石和二维材料中的单光子发射缺陷。
2021-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
