بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، تولید هماهنگ سوم یک سامانه ترکیبی شامل نانو میله فلزی - طلا - و نقطه کوانتومی جفت شده در ناحیه مادون قرمز نزدیک به صورت عددی بررسی شده است. برای این منظور تأثیر نانو میله فلزی را در نزدیکی نقطه کوانتومی CdS/ZnS با در نظر گرفتن افزایش میدان موضعی ناشی از پلاسمون های سطحی محاسبه شده است. سپس تغییرات تولید هماهنگ سوم سامانه ترکیبی مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که حضور نانو میله فلزی در نزدیکی نقطه کوانتومی باعث جابجایی انرژی و اثرات غیرخطی را افزایش می دهد. همچنین با تغییر شعاع و ارتفاع نانومیله فلزی تغییرات تولید هماهنگ سوم گزارش شده است.
مقدمه
در دهه های پیشین، توجه ویژه ای به بررسی خواص نوری سیستم های نانو ساختارهای نیمرسانا نظیر نقاط کوانتومی، سیم کوانتومی و چاه های کوانتومی شده است2]،.[1چون رخداد
گذارهاباقدرت نوسانگری1بالاو پهنای باندی باریک[1] کاربردشان در دستگاه های اپتوالکترونیکی، نقش مهمی در اپتیک غیرخطی دارند. بر این اساس، نقاط کوانتومی به دلیل خواص غیر کوانتومی خطی بالا و محدود کردن حامل ها در سه بعد بسیار مورد توجه قرار گرفته اند.[2] در این زمینه مطالعه خواص نوری نقاط با اشکال هندسی مخلف مورد توجه محققان زیادی قرار
گرفته است.امروزه، علاقه مندی های علمی در زمینه مطالعه خواص الکترواپتیکی نانوساختارهای چندتایی متشکل از نانوذرات مختلف روبه گسترش است.
پیشرفت های اخیر در تکنیک های ساختنانوساختارها به محققان اجازه ترکیب نانوساختارهای مختلف رامی دهد.[3]نقاط کوانتومی در نزدیکی نانو ذره فلزی، یک نانوساختار دوتایی است که برهمکنش بین آنها از موضوعات مهمدرمطالعه سامانه ترکیبی2می باشد.[3] سامانه ترکیبی نقطه کوانتومی- نانو ذره فلزی برای اندازه گیری های شدت رنگی3DNA مزدوج شده[4]،سیستم های لیزری بدون کاواک[5]، وغیره مورد استفاده قرارمی گیرد. هدف این مقاله بررسی تأثیرنانومیله فلزی روی تولید هماهنگ سوم نقطه کوانتومی با تقریب جرم موثر و مبانی میدان موضعی4 می باشد.
مبانی نظری
یک سامانه ترکیبی شامل نانوذره فلزی در نزدیکی نقطه کوانتومی هسته/ پوسته CdSe/Zns را با شعاع داخلی - هسته - R1 و پتانسیل 0 و شعاع خارجی - پوسته - R 2 با پتانسیل Vcبه صورت نشان داده شده در شکل 1 در نظر می گیریم.به منظور بدست آوردن توابع موج و ترازهای انرژی نیاز به حل معادله شرودینگر داریم. بنابراین در چارچوب تقریب جرم موثر،هامیلتونی سیستم به صورت زیر داده می شود.که h 2، h ثابت پلانک، m* - r - جرم موثر الکترون وابسته به مکان، r مکان شعاعی الکترون، l عدد کوانتومی تکانه زاویه ای، V - r - پتانسیل محدود شده می باشد که در شکل 1 نشان داده شده است. با استفاده از روش رانگ کوتا مرتبه 4، توابع موج وویژه مقادیر انرژی نقطه کوانتومی هسته/پوسته را بدست می آوریم.بعد از بدست آوردن مقادیر ویژه انرژی و توابع موج متناظر با آن،با استفاده از روش ماتریس چگالی پذیرفتاری مرتبه سوم رامحاسبه می کنیم.
فرض کنیم میدان الکتریکی اعمالی لیزر به صورت E0 cos - t - E - t - باشد که در آن بردار واحدقطبش، E0 دامنه میدان الکتریکی، و بسامد زاویه ای میدان اعمالی باشند. فرض کنیم همه فاصله ها کوچک باشند تا اثرهای تأخیری نادیده گرفته شوند همچنین میدان اعمال شده بزرگ باشد تا نویز نیز در نظر گرفته نشود.حضور نانوذره فلزی هنگام برهمکنش نور باعث تشدید میدان نوری شده و مانند یک دوقطبی عمل می کند بطوریکه پلاسمون سطحی جایگزیده ایجاد می شود. این تشدیدها به اندازه، شکل و محیط دی الکتریک ذره بسیار حساس هستند. همچنین اعمال میدان سبب ایجاد جفت شدگی بین این دو نانوذره می شود. برهمکنش کولنی دور برد باعث ایجاد یک برهمکنش دوقطبی-دوقطبی میان نقطه کوانتومی نیمرسانا و نانوذره فلزی می شود.[6] هامیلتونی سیستم در تقریب موج- چرخان5 را می توان به صورت زیر نوشت:[7]
نتایج عددی و بحث
در این بخش تأثیر نزدیکی نانوذره فلزی روی تغییرات پذیرفتاری غیرخطی مرتبه سوم نقطه کوانتومی هسته/پوسته CdSe/ZnS نشان داده شده است. پارامترهای مواد مورد استفاده در این مقاله به
صورت زیرمی باشند، 0.13m0 m*SdSe ، 0.28m0 m*ZnS5 1024 m 3 N ، T12 300fs که 1 T12. 12نانومیله فلزی مورد استفاده در اینجا طلا می باشد و m - - ثابت الکتریک
آن متناظر با بسامد اعمالی می باشد. اندازه نانو میله طلا و فاصله بین نانو میله طلاو نقطه کوانتومی هسته/ پوسته برابر20 A 30 A, D 120 A, b a می باشند.شکل های 2 و 3 تولید هماهنگ سوم - - - 3 - THG نقطه کوانتومی را در نزدیکی نانو میله فلزی برای دو حالت میدان الکتریکی موازی وعمود بر محور z بر حسب انرژی فوتون نشان می دهند. همانطورکه از شکل هامشاهده می شود با قرار دادن نانومیله در نزدیکی نقطه کوانتومی تولید هماهنگ سوم یک جابجایی در انرژی ناشی از GR 12 12 که GR در حضور نانوذره فلزی ایجاد میشود. برای حالتیکه E0 || z ، افزایش غیرخطی مرتبه سوم مشاهده می شود و در حالتی که z E0 ، غیر خطی مرتبه سوم کاهش می یابد که ناشی از میدان موضعی می باشد که در حالت موازی افزایشی و در حالت عمود کاهشی می باشد.
