Symulator kwantowego lasera kaskadowego

Hałdaś, G.; Kolek, A.; Tralle, I.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Symulator kwantowego lasera kaskadowego

Autorzy

Hałdaś G. , Kolek A. , Tralle I.

Identyfikatory

Warianty tytułu

NEGF symulator of quantum cascade lasers

Konferencja

Krajowa Konferencja Elektroniki. 10 ; 05-09.06.2011 ; Darłówko Wschodnie, Polska

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy opisano zastosowanie formalizmu nierównowagowych funkcji Greena w reprezentacji pędowo-położeniowej do obliczenia właściwości transportowych kwantowych laserów kaskadowych. W algorytmie obliczeniowym wprowadzono dwa "ulepszenia": (i) granice jednego segmentu lasera zostaty tak dobrane, aby zachować okresowość całej struktury lasera kaskadowego (ii) moduł obliczeniowy został wyposażony w dyskretny regulator PID, który umożliwia uzyskanie zbieżności metody dla struktur kwantowych z wieloma stanami rezonansowymi i warunkami brzegowymi dla równania Poissona ustalonymi wewnątrz struktury.

The application of non-equilibrium Green's functions formalism that preserve realspace basis in the simulations of quantum cascade lasers, have been described. The approach developed in the paper relies on two improvements introduced to non-equilibrium Green's functions/Poisson computational scheme: first, the boundaries of single laser stage were carefully designed as to maintain its periodicity with the whole quantum cascade structure. Second, non-equilibrium Green's functions/Poisson solver was equipped with several controlling features that enable to restore convergence of the method for complex quantum devices with many resonances and boundary conditions for Poisson equation set inside the structure.

Słowa kluczowe

nierównowagowe funkcje Greena symulacje numeryczne energie własne

nonequilibrium Green's functions quantum cascade laser QCL numerical simulations self-nergies

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

Rocznik

2011

Tom

Vol. 52, nr 10

Strony

40--42

Opis fizyczny

Bibliogr. 21 poz., il.

Twórcy

autor

Hałdaś G.

autor

Kolek A.

autor

Tralle I.

Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki

Bibliografia

[1] Keldysh L. V.: Diagram Technique for Non-Equilibrium Processes Sov. Phys. JETP, vol. 20, no. 4, pp. 1018-1026, 1965.
[2] Kadanoff L. P. and G. Baym: Quantum Statistical Mechanics Green's Function Methods in Equilibrium and Non-Equilibrium Problems Benjamin-Cummings, 1995.
[3] Lake R., G. Klimeck, R. C. Bowen, and D. Jovanovic: Single a multiband modeling of quantum electron transport through layered semiconductor devices. J. Appl. Phys., vol. 81, no. 12, pp. 7847869, 1997.
[4] Bowen R. C., G. Klimeck, R. K. Lake, W. R. Frensley, and T. Moise; Quantitative simulation of a resonant tunneling diode. J. Appl. Phys. vol. 81, no. 7, pp. 3207-3213, Apr. 1997.
[5] Wang J., E. Polizzi, and M. Lundstrom: A three-dimensional quantium simulation of silicon nanowire transistors with the effective-mass approximation. J. Appl. Phys., vol. 96, no. 4, pp. 2192-2203, Aug. 2004.
[6] Steiger S., R. G. Veprek, and B. Witzigmann: Electroluminescence from a Quantum-Well LED using NEGF. in Proc. of IWCE-13, Beijing China, May 2009, published by IEEE.
[7] Pourfath M., and H. Kosina: Computational study of carbon-based electronics. J. Comp. Electronics, vol. 8, no. 3-4, pp. 427-440, Oct. 2009.
[8] Henrickson L. E.: Nonequilibrium photocurrent modeling in reson; tunneling photodetectors. J. Appl. Phys., vol. 91, no. 10, pp. 6273-6281, March 2002.
[9] Aeberhard U., and R. H. Morf: Microscopic nonequilibrium theory of quantum well solar cells. Phys. Rev. B, vol. 77, no. 12, art. no. 125343, March 2008.
[10] Kubis T., C. Yeh, and P. Vogl: Theory of nonequilibrium quantum transport and energy dissipation in terahertz quantum cascade lasers. Phys. Rev. B, vol. 79, no. 19, art. no. 195323, May 2009.
[11] Kubis T., C. Yeh, and P. Vogl: Quantum theory of transport and optical gain in quantum cascade lasers. phys. stat. soi. (c), vol. 5, no. 1, pp. 232-235, 2008.
[12] Lee S.-C, and A. Wacker: Nonequilibrium Green's function theory transport and gain properties of quantum cascade structures. Phys. Rev. B, vol. 66, no. 24, art. no. 245314, 2002.
[13] Wacker A.: Gain in quantum cascade lasers and superlattices A quantum transport theory. Phys. Rev. B, vol. 66, no. 8, art. no. 085326, 2002.
[14] Wacker A.: Coherence and spatial resolution of transport in quantum cascade lasers. phys. stat. soi. (c), vol. 5, no. 1, pp. 215-220, 2007.
[15] Kubis T. and P. Vogl: How periodic are terahertz quantum cascade lasers? J. Phys.: Conf. Series vol. 193, art. no. 012063, 2009
[16] Datta S.: Electronic Transport in Mesoscopic Systems. Cambridge University Press, UK, May 1997.
[17] Benz A., G. Fasching, A. M. Andrews, M. Martl, K. Unterrainer, T. Roch, W. Schrenk, S. Golka, and G. Strasser A.: Influence of doping on the performance of terahertz quantum-cascade lasers. Appl. Phys. Lett., vol. 90, no. 10, art. no. 101107, 2007.
[18] Kumar S., B. S. Williams, S. Kohen, Q. Hu, and J. L. Reno: Continuous-wave operation of terahertz quantum-cascade lasers above liquid-nitrogen temperaturę. Appl. Phys. Lett., vol. 84, no. pp. 2494-2496, 2004.
[19] Page H., C. Becker, A. Robertson, G. Glastre, V. Ortiz, and C. Sirtori: 300 K operation of a GaAs-based quantum-cascade laser at λ=µm. Appl. Phys. Lett., vol. 78, no. 22, pp. 3529-3531, 2001.
[20] Lake R., and S. Datta: Nonequilibrium Green's-function method appplied to double-barrier resonant-tunneling diodes. Phys. Rev. B, vol. 45, no. 12, pp. 6670-6685, March 1992.
[21] Kolek A., G. Hałdaś: Model numeryczny lasera QCL oparty o formalizm NEGF. Mat. X KKE 2011.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BWAW-0008-0009