خواص اپتیکی ابرشبکه ها و محاسبه لبه جذب اپتیکی ابرشبکه در حضور میدان

ابرشبکه یک نیمرسانای شبه دوبعدی است که از تکرار متوالی دو لایه نازک نیمرسانا با گاف انرژی متفاوت شکل می گیرد. تکنیک ساخت آن ها بروش اپیتکسی باریکه مولکولی (mbe) می باشد متداولترین آنها، ابرشبکه های alxga1-xas/gaas می باشد که gaas بعنوان چاه کوانتومی و algaas نیز سد پتانسیل می باشد. نامتجانس بودن گاف انرژی سبب تشکیل پتانسیل دوره ای می شود و این پتانسیل نیز سبب ساختار باند انرژی بخصوصی می شود که شامل یک سری ریزباندهائی با پهنای کوچک می باشد تقریبا همه خواص منحصر به فردی که در ابرشبکه ها دیده می شود ناشی از این ساختار نوارهای انرژی می باشد. وقتی به ابرشبکه میدان اعمال کنیم ریزباندهای انرژی شکسته و حالتهای وانیر-اشتارک تشکیل می شوند و انرژی حالتهای وانیر-اشتارک به یک میزان از هم فاصله گرفته و نوار انرژی نردبانی تشکیل می دهند. علاوه بر این، بزرگ بودن پرید ابرشبکه و کوچک بودن پهنای ریزباند سبب می شود که در اثر اعمال میدان، الکترونها نوسانات بلوخ انجام دهند که در نیمرساناهای حجیم قابل مشاهده نیست زیرا قبل از اینکه نوسان بلوخ روی دهد به ولتاژ شکست می رسند. در ابرشبکه ها پهنای لایه های تشکیل دهنده سدها کوچک هستند طوریکه حاملها از یک چاه کوانتومی می توانند به چاه های مجاور تونل زنی کنند، این پدیده همراه با پدیده شکستگی ریزباندها سبب تونل زنی تشدیدی بین چاههای مجاور و در نتیجه هدایت دیفرانسیلی منفی (ndr) در آنها می شود. البته غیرایده آل بودن ابرشبکه در آزمایشات نیز سبب هدایت دیفرانسیلی منفی در آنها می شود که با خاصیت فوق متفاوت است . محاسبه ضریب جذب بکمک مدل tight-bindind در ابرشبکه وجود حالتهای ws را تایید می کند و نشان می دهد هر چه میدان اعمالی بزرگتر باشد لبه جذب اپتیکی به انرژی های پایین انتقال می یابد این انتقال نسبت به مشاهده تجربی در یک چاه مجزا بزرگتر است و ناحیه جذب در هر حالت وانیر-اشتارک گسترش می یابد و در انرژی فوتونی ثابت ضریب جذب رفتار نوسانی با میدان الکتریکی نشان می دهد. محاسبات جذب اکسایتونی نشان می دهد چندین دسته از خطوط جذب اکسایتونی در ابرشبکه قابل مشاهده بوده و هر یک متعلق به یک حالت ws است در حالیکه در جسم حجیم فقط یک دسته جذب اکسایتونی وجود دارد و نسبت به خطوط اکسایتونی در ابرشبکه ضعیف تر است . لازم به ذکر است که این نتایج با نتایج دیگران نیز مطابقت دارد. بعلت قابل کنترل بودن ساخت ابرشبکه با پریودهای متفاوت می توان فواصل انرژی بین ریزباندها و پهنای آنها را تحت کنترل داشت و برای کاربرد خاصی مثل آشکارسازی، ساخت لیزر و . . . طراحی کرد.