A Hamiltonian for the electron-phonon system in the double-well resonant tunneling structure in the dc electric field has been obtained, by using the models of rectangular potential profile and effective mass for electrons and the dielectric continuum model for phonons. This structure is a separate cascade of the injectorless quantum cascade laser. The renormalized parameters of the electron spectrum are calculated for an arbitrary temperature, by using the method of thermodynamic Green's functions. It is shown that, in accordance with the experiment, the laser radiation band broadens out and weakly shifts with the temperature growth. K e y w o r d s: resonant tunneling nanostructure, quantum cascade laser, interface phonons, electron-phonon interaction, Green's function.
Анотація. У наближенні ефективних мас та прямокутних потенціальних ям і бар'єрів для електрона на основі аналітично знайдених розв'язків повного рівняння Шредінгера розвинена теорія динамічної провідності трибар'єрної резонансно-тунельної наноструктури у слабкому електромагнітному полі з урахуванням двофотонних електронних переходів з різними частотами. Показано, що вклад двофотонних електронних переходів з випромінюванням електромагнітних хвиль у загальну величину динамічної провідності в оптимальних конфігураціях трибар'єрної наноструктури може досягати 40%.Ключові слова: резонансно-тунельна структура, квантовий лазер, квантовий детектор, динамiчна провiднiсть.
ROLE OF TWO-PHOTON ELECTRONIC TRANSITIONS IN OPERATION OF QUANTUM CASCADE LASERS
M. V. Tkach, Ju. O. Seti, I. V. Boyko, M. V. Pan'kivAbstract. The theory of dynamic conductivity of three-barrier resonant tunneling structure in weak electromagnetic field taking into account two-photon electronic transitions with different frequencies is developed within the approximation of effective mass and rectangular potential wells and barriers for the electron using the analytically obtained solutions of complete Schrodinger equation. It is shown that
Within the approximation of effective mass and rectangular potential barriers for the electron and using the obtained solutions of complete Schrodinger equation, the theory of dynamic conductivity for three-barrier resonant tunneling structure (InGaAs/InAlAs) with different depths of potential wells driven by weak electromagnetic field is developed in one- and two-photon approach.
It is shown that varying Ga concentration one can obtain such geometric configurations of nanostructure, being an active region of quantum cascade laser, in which the increasing intensity of laser radiation, produced by electron quantum transitions accompanied by radiation of two photons with equal energy, is observed. It is established that the contribution of two-photon transitions into the complete magnitude of dynamic conductivity is not smaller than 37 %.
На основi аналiтичних i числових розрахункiв внутрiшнього електричного поля, викликан ого спонтанною та п'єзоелектричною поляризацiями, дослiджено потенцiальний профiль зони провiдностi й електроннi стани окремого каскаду квантового каскадного детектора з нiтридними анiзотропними середовищами. Аналiзом енерґетичного спектра та розподiлiв iмовiрностей знаходження електронiв у наносистемi запропоновано оптимiзований геометричний дизайн окремого каскаду квантового каскадного детектора ближнього iнфрачервоного дiапазону.Ключовi слова: квантовий каскадний детектор, спонтанна поляризацiя, п'єзоелектрична поляризацiя, нiтриди A III B V , резонансно-тунельна структура.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.