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光Stark效应(opticalStarkeffect简写为OSE)也叫acStark效应,首先是70年代出现在原子系统研究中,后来主要用于研究半导体材料和量子阱。在电磁场作用下,强光可以改变电子、空穴在初态和末态的能量,光Stark效应是指光场引起导带与价带的耦合,使能隙产生移动而导致吸收的变化。
实验上对OSE的研究通常采用泵浦一探测装置。将一束强度很大的单色泵浦激光束照射到样品上,会把载流子激发到某个能态上,再用一束弱的同时波段很宽的探测光照射到样品上,测量样品对这束弱光的吸收。
在理论上,采用非平衡格林函数来分析半导体光Stark效应。通过建立两带模型,将导带和价带的耦合与极化率、格林函数相联系,进而通过求解格林函数满足的方程,得出能级变化和分布函数。
本文通过格林函数来研究半导体光Stark效应,计算了非共振激发和共振激发的能级变化和分布函数。非共振激发下,对比了3种不同光强、3种不同泵浦光频率下能级的变化。共振激发下,对比了3种不同光强、2种不同泵浦光频率下能级的变化。另外在非共振激发下对比了4种不同光强下电子的分布函数,在共振激发下对比了4种不同频率下电子的分布函数,以及2种不同光强下电子的分布函数。由计算结果分析得出,半导体材料的非共振激发和共振激发下,能级的偏移和分布函数都有不同,泵浦光光强和频率都会对半导体材料的能级和电子分布造成影响。失谐越小,能级移动越大;光强越大,能级移动越大。非共振激发和共振激发下,电子的分布函数明显不同。
计入库仑作用后,分别计算了3种不同失谐下代表导带和价带之间耦合程度的自能修正项,3种失谐下电子分布函数的一阶修正及激子与外场的非线性相互作用。由计算结果分析得出,失谐较小时,计入库仑相互作用的自能修正、分布函数的一阶修正、激子与外场的非线性相互作用与不计入库仑相互作用时差别很大,这时库仑相互作用不能忽略。