Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie aproksymacji wielomianowej w symulacjach kwantowych laserów kaskadowych

Mączka Mariusz, Pawłowski Stanisław, Hałdaś Grzegorz

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 12

321--324

PL

W pracy (Application of polynomial approximation in simulations of quantum cascade lasers) zaprezentowano wyniki modelowania struktury kwantowego lasera kaskadowego z wykorzystaniem półanalitycznej metody aproksymacji wielomianowej pozwalającej na obliczanie rozkładu ładunku. Zastosowane podejście zapewnia szybką zbieżność samouzgodnionego rozwiązywania równań Schrödingera i Poissona oraz pozwala na uzyskiwanie wyników z ustaloną dokładnością. Dla poparcia powyższej tezy w pracy zamieszczono wybrane symulacje struktury lasera z użyciem najbardziej znanych modeli.

EN

The paper presents the use of semi-analytical polynomial approximation method to simulate of the QCL (quantum cascade laser) structures. The applied approach ensures a quick convergence of the self-consistent solution of the Schrödinger and Poisson equations and allows for a thesis that the numerical model using them is one of the most effective. To support the above thesis, a comparison of selected simulation results obtained with the use of the best known QCL models has been provided.

2

Calculations of transport parameters in semiconductor superlattices based on the Greens’ functions method in different Hamiltonian representations

Mączka M., Hałdaś G.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2019

|

Vol. 67, nr 3

631--641

EN

Two methods for calculating transport parameters in semiconductor superlattices by applying Green’s functions are compared in the paper. For one of the methods, the Wannier functions method, where computations in the complex space and Wannier functions base are required, the Hamiltonian matrix is small in size and its elements depend solely on the energy. For the real space method, as it operates in the floating point domain and uses the Hamiltonian containing the elements dependent both on energy and position, the Hamiltonian matrix is larger in size. The size makes the method computationally challenging. To find the consequences of choosing one of the methods, a?direct comparison between the computations, obtained for both methods with the same input parameters, was undertaken. The differences between the results are shown and explained. Selected simulations allowed us to discuss advantages and disadvantages of both methods. The calculations include transport parameters such as the density of states and the occupation functions, with regard to scattering processes where the self-consistent Born approximation was used, as well as the spatial distribution of electron concentration for two superlattices structures. The numerical results are obtained within the non-equilibrium Green’s functions formalism by solving the Dyson and the Keldysh equations.

3

Obliczenia parametrów transportowych kwantowego lasera kaskadowego z wykorzystaniem sond Büttikera

Mączka M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 7

190--196

PL

W pracy zaprezentowano nowy, efektywny sposób obliczeń parametrów transportowych, kwantowych laserów kaskadowych, z wykorzystaniem sond Büttikera. Obliczenia przeprowadzono dla modelu nieskończonego supersieci półprzewodnikowej, wykorzystującego właściwości funkcji Wanniera. Zastosowanie formalizmu nierównowagowych funkcji Greena oraz dwóch baz stanów kwantowych: bazy Wanniera i bazy Wanniera – Starka pozwoliło na dokładną ocenę poprawności i efektywności uzyskiwanych rezultatów w odniesieniu do publikowanych wcześniej prac prezentujących inne metody symulacji laserów kaskadowych.

EN

In the paper an efficient method of quantum cascade laser (QCL) simulation is presented. The calculations of selected QCL parameters are realized by using Büttiker probes. The numerical study were made for the infinite model of semiconductor superlattices using properties of Wannier functions. Formalism of non-equilibrium Green's functions (NEGF) is used in order to determine the transport parameters in the researched device. The density of states and occupation functions as well as the current-voltage characteristic are presented, as the results of simulations for the typical structure of terahertz laser.

4

Modelowanie wybranych właściwości lasera kaskadowego w oparciu o formalizm NEGF w reprezentacji energetycznej

Mączka M., Pawłowski S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 11

27-30

PL

W artykule opisano modelowanie struktury kwantowego lasera kaskadowego (ang. QCL – Quantum Cascade Laser) z wykorzystaniem formalizmu nierównowagowych funkcji Greena (ang. NEGF – Non-Equilibrium Green’s Functions). Zamieszczono zarys sposobu modelowania, jak również wyniki symulacji, wybranych parametrów transportowych badanej struktury. Istotną cechą opisanej metody jest fakt przeprowadzenia zasadniczej części obliczeń numerycznych (rozwiązywanie równań Dysona i Keldysha) wyłącznie w dziedzinie energii. Macierze hamiltonianów badanego przyrządu w reprezentacji energetycznej mają małe rozmiary, co wydatnie przyspiesza obliczenia. Symulacje przeprowadzono z użyciem dwóch modeli struktury lasera. Piewszy to znany z literatury model nieskończony, bazujący na twierdzeniu Blocha, w którym do otrzymania reprezentacji energetycznej hamiltonianu wykorzystuje się właściwości funkcji Wanniera, drugi natomiast, zaproponowany przez autorów, jest modelem skończonym, który do tego celu wymaga klasycznego rozwiązania równania Shrödingera, w układzie wielu studni kwantowych oraz odpowiedniej transformacji otrzymanych funkcji falowych do dziedziny energii. Obliczenia numeryczne objęły funkcje gęstości stanów oraz funkcje obsadzeń tych stanów, dla niespolaryzowanej i spolaryzowanej struktury lasera. Intencją autorów było znalezienie korelacji pomiędzy obydwoma modelami oraz ich dalsze wykorzystanie na drodze do uzykania efektywnego symulatora kwantowch laserów kaskadowych.

EN

Simulations of quantum cascade lasers using Wannier functions are characterized by small size of the Hamiltonian matrix. As a result, the calculations are fast. It is an important feature of this approach, but be aware, that it is a infinite model, in which you can not take into account, the number of superlattice periods, from which was built the laser. This paper proposes a modification of this approach through the use of finite model of superlattice structure. Examples of simulation results obtained using the formalism of non-equilibrium Green’s function illustrate the effects of this modification.