بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، یک نقطه کوانتومی از جنس GaAs، توسط پتانسیل سهموی ناهمسانگرد در صفحه - x-y - و پتانسیل چاه نامتناهی در راستای رشد - جهت - z مدل بندی شده است. با استفاده از روش عددی قطری سازی تاثیر حضور ناخالصی روی ضریب جذب بین نواری بررسی و نشان داده شده است که در حضور ناخالصی دافعه - جاذبه - ضریب جذب به انرژی بالاتر - پایین تر - جابجا می شود. همچنین نشان داده شده است که اعمال میدان مغناطیسی در حضور ناخالصی باعث افرایش مقدار ضریب جذب و جابجایی قله آن به انرژی های بالاتر می شود و با افزایش ناهمسانگردی ضریب جذب روند کاهشی دارد به به انرژی های بالاتر جابجا می شود.
مقدمه
کپه ای به نمایش می گذارند؛ در واقع ساختارهای الکترونی نقاط پیشرفت های روز افزون در تکنولوژی ساخت مواد نیم کوانتومی نقش مهمی در چگونگی کاربرد آن ایفا می کند. بررسی رساناهای کم بعد و نیز ویژگی های منحصربفرد این ساختارها های اخیر نشان می دهد که ساختار الکترونی نقاط کوانتومی را می باعث ظهور نسل جدیدی از ابزارهای اپتوالکترونیکی از جمله توان با تغییر در شکل و اندازه و تعداد الکترون های مربوط به آن لیزرهای مادون قرمز، تقویت کننده ها و آشکارسازهای فوتونی تغییر داد، اندازه و هندسه ناهمسانگردی نقش کلیدی را در تعیین شده است. در این میان ساختارهای نقاط کوانتومی به دلیل گذار انرژی در یک نقطه کوانتومی بازی می کند و برهمکنش های محبوس بودن سه بعدی بار وگسسته بودن سطوح انرژی الکترونی، نوری را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد[2]، علاوه براین حضور کاندیدای اصلی برای مطالعات بنیادی می باشند.[1] نقاط کوانتومی حالت های ناخالصی محبوس شده در ابزارهای نیم رسانا ویژگی
نیم رسانا خواص نوری و الکترونی کاملا متفاوتی از نیم رساناهای های فیزیکی این ساختارها را بطور چشمگیری تغییر می دهد،
افزودن ناخالصی در مواد نیم رسانا به عنوان یک فناوری مفید برای کنترل خواص الکترونی و نوری طیف گسترده ای از نیم رساناها مورد بهره برداری است.[3] در این مقاله، نقطه کوانتومی GaAs به شکل یک قرص با پتانسیل سهموی ناهمسانگرد در صفحه - x-y - و پتانسیل چاه نامتناهی در راستای رشد - جهت - z فرض می شود. هدف، بررسی تاثیر ناخالصی گاوسی و میدان مغناطیسی بر روی خواص نوری از جمله قسمت های خطی و غیرخطی ضریب جذب، برای گذار بین نواری این نقطه کوانتومی می باشد.
در معادلات بالا1 و2 پارامترهای لاتینگر هستند. V xy - x, y - پتانسیل محدود کننده در صفحه - x-y - است که با پتانسیل سهموی ناهمسانگرد تعریف می شود و حل معادله ویژه مقداری با معادله هامیلتونی4 بدون عبارت های غیرقطری در صفحه - x-y - ، توابع موج نوسانگر هماهنگ می باشد.[6] - 3 - nx , hh - x - n y , hh - y - nx ,lh - x - ny ,lh - y - , که nx و ny به ترتیب اعداد کوانتومی ناشی از محدودیت در راستای x و y هستند، شکل بهنجار تابع موج به صورت زیر است
در معادلات فوق مذکور m جرم موثر الکترون، V 0 قدرت پتانسیل ناخالصی، d معیاری از گسترش فضایی پتانسیل ناخالصی و - x0, y0 - نشان دهنده موقعیت ناخالصی است. ضریب جذب نقطه کوانتومی با استفاده از روش ماتریس چگالی محاسبه می شوند. روابط مربوط به قسمت خطی و غیرخطی به ترتیب به صورت زیر خواهد بود:[8]
در شکل1 و2 تغییرات انرژی پیوندی به ترتیب برحسب گستره ناخالصی و قدرت ناخالصی رسم شده است که روند تغییرات هر دو شکل یکی است؛ با افزایش گستره ناخالصی و قدرت ناخالصی انرژی پیوندی برای ناخالصی دافعه - جاذبه - افزایش - کاهش - می یابد. هرچه فاصله ناخالصی از مرکز افزایش مییابد انرژی پیوندی برای ناخالصی دافعه کاهش و برای ناخالصی جاذبه افزایش مییابد و همچنین وقتی موقعیت ناخالصی به 15 نانومتر - به اندازه شعاع نقطه کوانتومی - میرسد، انرژی پیوندی برای هردو ناخالصی دافعه و جاذبه صفر میشود.
شکل 1 :تغییرات انرژی پیوندی به صورت تابعی از گستره ناخالصی، برای ناخالصی دافعه و جاذبه - قدرت ناخالصی 32 meV و - - x0, y 0 - - 0, 0 -
شکل :2 تغییرات انرژی پیوندی به صورت تابعی از قدرت ناخالصی، برای ناخالصی دافعه و جاذبه - گستره ناخالصی4 nm و - - x0, y 0 - - 0, 0 -
در شکل3 تغییرات انرژی پیوندی به صورت تابعی از موقعیت ناخالصی نشان داده شده است با توجه به شکل مشاهده میشود
شکل : 3 تغییرات انرژی پیوندی به صورت تابعی از موقعیت ناخالصی، برای ناخالصی دافعه و جاذبه - گستره ناخالصی4 nm وقدرت ناخالصی - 32 meV
در شکل 4 طیف جذبی نقطه کوانتومی به صورت تابعی از شدت فوتون تابشی نشان داده شده است که در حضور ناخالصی دافعه - جاذبه - به انرژی بالاتر جابجا میشود دلیل این رفتار این است که در حضور ناخالصی اختلاف بین سطوح انرژی افزایش - کاهش - مییابد.
شکل :4 طیف جذبی نقطه کوانتومی به صورت تابعی از شدت فوتون تابشی مقایسه حضور وعدم حضور ناخالصی دافعه و جاذبه - گستره ناخالصی4 nm وقدرت ناخالصی 32 meV و - - x0, y0 - - 0,
