布洛赫振动

Bloch oscillate （布洛赫振动）是利用超晶格材料来实现在电场作用下的一种振动效应。因为超晶格材料的超晶格周期，使得它具有一种较小的Brilouin区和较窄宽度的子能带，则通过电场就可以把电子从子能带底部（正阻区）加速到能带的顶部（负阻区），则产生微分负电阻。假若电子群被加速到能带顶端后, 不遭受散射, 而继续被加速的话, 则电子在Brilouin区边缘将发生Bragg反射，从而产生周期性的往复运动，这就是Bloch振动。实现Bloch振动的条件是：外加电场E要能使电子在平均自由时间τ内渡越Brilouin区，即要求（c是沿外加电场方向上的超晶格周期，布里渊区宽度为2π/c）2π/c ≤ qEτ/ ħ ，即 E ≥ h / (qcτ)。

对普通的晶体, 晶格周期≈10-10 m, τ≈ 10-12 s, 则电场E需要超过5×107 V/m才会发生Bloch振动。这实际上是行不通的, 因为在如此高的电场下半导体将要发生击穿；为实现Bloch振动, 就应该增大超晶格周期或(和)增大电子的平均自由时间（提高晶体完整性和降低温度）。不过, 若子能带宽度<36 mev、子能带的能隙>36 mev的话，则电子就不可能发射和吸收光学波声子, 从而抑制了声子散射, 这就可实现持续的Bloch振动（频率为THz范围）；然而，一般往往由于晶体存在有散射作用, 则难以实现Bloch振动，而通常只观察到了微分负阻现象。