太赫兹量子级联激光器有源区有限元模拟

• 作者: 商耀辉 师巨亮 武一宾 牛晨亮 王中旭 王健 王建峰 赵辉 韩颖
• 来源期刊: 微纳电子技术
• 学科: 工学
• 关键词: 有限元分析 太赫兹量子级联激光器(THz QCL) Matlab 薛定谔方程 差频
• 年，卷（期）: 2013,（1）
• 所属期刊栏目: 材料与结构
• 页码范围: 29-33,63
• 分类号: TN248.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1671-4776.2013.01.006

摘要

采用有限元分析法解决了太赫兹量子级联激光器(THz QCL)有源区模拟问题.由于InP基差频THz QCL有源区为千层纳米结构,无法拆分实验探索,因此模拟分析显得尤为必要.首先列出有源区量子结构的薛定谔方程,而后采用Galerkin有限元法改写薛定谔方程,再根据连续性和边界条件,得到本征值矩阵方程,最后采用Matlab写出运算程序求解本征值矩阵方程,求出波函数.针对不同有源区量子结构,设定材料、组分、厚度和周期数及外加偏压等参数,即可得到波函数模方、能级、频率和波长等模拟结果.选取InP基差频THz QCL结构进行验证,结果表明此模型切实可行,其拓展应用也可以解决GaAs THz QCL模拟问题.