外場下半導體異質結的非線性動力學行為研究.pdf

1、隨著半導體器件的發(fā)展，半導體中載流子的輸運引起了廣泛的關注。本論文基于實空間電荷轉移模型和分立漂移理論模型研究了外場下半導體異質結的非線性動力學行為。主要結論有： (1)對空間分布均勻的GaAs/AlGaAs異質結，系統(tǒng)中出現(xiàn)呈倒S形的負微分電導。隨外加磁場強度和微波輻照體系特征為：(i)選取直流偏置位于負微分電導區(qū)域，在低磁場強度時，系統(tǒng)表現(xiàn)出自維持振蕩，相應動態(tài)伏安特性曲線呈回滯現(xiàn)象，系統(tǒng)中有兩吸引子(極限環(huán)和穩(wěn)定的焦點)共

2、存。當磁場強度增加到一定程度時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)生改變，自維持振蕩逐漸消失。伏安曲線上的回滯更加明顯，回滯區(qū)域變寬；(ii)考慮微波輻照和磁場共同作用時，由于系統(tǒng)自維持振蕩和外部交流信號之間的耦合，系統(tǒng)表現(xiàn)出多種振蕩模式如周期、準周期和鎖頻。隨外加微波振幅的變化，系統(tǒng)經(jīng)倍周期分叉通向混沌，這同實驗中的現(xiàn)象是一致的。在磁場強度較大時，微波輻照下，系統(tǒng)在兩個穩(wěn)恒的態(tài)之間轉變，相應縱向電阻受微波輻照頻率的變化而呈現(xiàn)周期振蕩，對理解最新的“零電阻

3、”實驗現(xiàn)象有所幫助。(Ⅲ)結合系統(tǒng)的混沌行為，采用延遲反饋法對其控制。分析了系統(tǒng)動力學行為隨外加反饋控制參數(shù)的分叉。研究表明，變化延遲時間和反饋權重，系統(tǒng)將在不同的態(tài)之間來回轉變，當延遲時間恰好等于鑲嵌在混沌吸引子中的不穩(wěn)定軌道的周期時，該不穩(wěn)定周期可以被穩(wěn)定住，延遲反饋信號趨于零。 (2)對于空間分布不均勻的GaAs/AlGaAs異質結，我們建立了描述其隨空間和時間變化的偏微分方程。在直流偏置情況下，系統(tǒng)中有電場疇形成，其周期

4、移動引起了自維持振蕩。隨后，分析了磁場對系統(tǒng)中出現(xiàn)的電場疇的影響，發(fā)現(xiàn)隨磁場增加電場疇的寬度逐漸變窄，自維持振蕩的振幅也有所減少。在周期信號的驅動下，隨驅動信號的振幅的變化，系統(tǒng)展現(xiàn)出和空間均勻的GaAs/AlGaAs異質結相似的動力學行為，不同的是其通向混沌的道路為陣發(fā)通向時空混沌，并給出了其相應的電場疇的分布圖。 (3)對于弱耦合的GaAs/AlAs超晶格，其垂直輸運的主要模式為順序共振隧穿。電子漂移速度隨外加電場變化可以出現(xiàn)負微分