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Semiclassical transport in semiconductor superlattices with boundaries

URN to cite this document: urn:nbn:de:bvb:355-opus-4330

Rieder, Bernhard (2004) Semiclassical transport in semiconductor superlattices with boundaries. PhD, Universität Regensburg

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Abstract (English)

In this thesis the electronic transport properties of semiconductor superlattices with boundaries are studied using the Boltzmann equation in relaxation time approximation.

In the parameter regime that was considered the transport in the electronic minibands in semiconductor superlattices can be described semiclassically with the Boltzmann equation. In the superlattices charged domains which travel through the crystal are caused by the negative differential conductivity. They are created and annihilated at the boundaries. Due to the numerical effort this process can only be described in the relaxation time apporximation of the Boltzmann equation. The results show good agreement with the experiments. The differences between the experiment and the results are attributed to the interaction of the created radiation with the surrounding of the device. In addition to that proposals to avoid the domains were tested. The suppression of the domains would be necessary for the realization of the so-called Blochlaser which would radiate in the THz-regime.

Translation of the abstract (German)

In dieser Arbeit wird der elektronische Transport in Halbleiter-Übergittern mit Rändern mit Hilfe der Boltzmann-Gleichung in der Relaxationszeitnäherung untersucht.

Im betrachteten Parameterbereich kann der elektronische Transport in Halbleiter-Übergittern semiklassisch mit der Boltzmann-Gleichung beschrieben werden. In den Halbleiter-Übergittern bilden sich auf Grund der negativen differentiellen Leitfähigkeit Ladungsschichten, die durch den Halbleiterkristall wandern. Diese bilden sich bevorzugt an den Rändern und können auch dort wieder abgebeut werden. Dieser zyklische Prozess lässt sich auf Grund des numerischen Rechenaufwandes nur in der Relaxationszeitnäherung der Boltzmanngleichung beschreiben. Die experimentellen Beobachtungen stimmen qualitativ mit den Ergebnissen überein, wobei Abweichungen auftreten, die vermutlich auf die Wechselwirkung der erzeugten Strahlung mit der Umgebung zurückzuführen sind. Desweiteren wurden Vorschläge zur Unterdrückung der Domänen untersucht. Dies wäre notwendig, um den sogenannten Blochlaser, der im wenig erforschten Strahlungsbereich um ein THz strahlt, zu realisieren.

Item Type:

Thesis of the University of Regensburg (PhD)

Referee:

Joachim (Prof. Dr.) Keller

Date of exam:

28 October 2004

Institutions:

Physics > Institute of Theroretical Physics > Retired Professors > Group Joachim Keller

Classification:

Notation	Type
73.63.-b	PACS
73.23.-b	PACS
73.40.c	PACS
72.10.-d	PACS

Keywords:

Halbleiter , Übergitter , Gunn-Oszillator , Boltzmann-Gleichung , Computersimulation , Blochlaser , Randbedingungen , Dipoldomänen , blochlaser , boundary conditions , dipole domains

Subjects:

500 Science > 530 Physics

Status:

Published

Refereed:

Yes, this version has been refereed

Created at the University of Regensburg:

Yes

Owner:

Universitätsbibliothek Regensburg

Deposited On:

26 Oct 2009 16:37