بخشی از مقاله
چکیده
رتازهای انرژی الکترونی دو نقطه کوانتومی شبه نیمکروی جفت شده عمودی با لایه خیس از جنس ایندیوم آرسناید در سد گالیوم آرسناید بطور عددی در دستور محدودیت قوی محاسبه شده است. سه انرژی الکترونی اول برحسب اندازه نقطه کوانتومی محاسبه شده است. با افزایش شعاع برای شعاع های قاعده کوچک، انرژی ها افزایش و برای شعاع های بزرگتر کاهش می یابد. همچنین گذارهای بین زیرنواری سیستم مطالعه شده اند. انتقال مکان قله طیفی به انرژی کمتر به خاطر جفت شدگی عمودی نقطه ها دیده می شود. سپس عباراتی برای خواص اپتیکی پالس کاوشگر ضعیف برای سیستم تحت تأثیر میدان کنترل پیوسته قوی به دست آورده شده است. با توجه به نتایج، جذب و پاشندگی خطی و غیرخطی دو نقطه جفت شده نسبت به تک نقطه انتقال آبی نشان می دهد.
مقدمه
ساختار الکترونی و خواص اپتیکی نقطه های کوانتومی در سال های اخیر مورد مطالعه پژوهشگران قرار گرفته است. نقطه های کوانتومی با شکل های مختلف مانند کروی با جرم مؤثر وابسته به مکان [1]، کروی چند لایه ای [2]، مخروطی [3] و شبه نیمکروی- لایه خیس با و بدون ناخالصی هیدروژنی [4 ] از این جمله هستند. شکل شبه نیمکروی توسط Leonard و همکاران [5 ] مشاهده شده است. از طرف دیگر Solomon و همکاران [6 ] نقطه های کوانتومی جفت شده عمودی را گزارش کرده اند. آنها مشاهده کردند که در لایه های نقطه های کوانتومی جفت شده عمودی، اندازه نقطه ها یکنواخت است در حالیکه در نمونه تک لایه ای، اندازه های مختلف وجود دارد.
یکنواختی اندازه نقطه ها منجر به کاهش پهنای خط طیفی می شود. همچنین جفت شدگی عمودی نقطه ها باعث انتقال مکان قله طیفی به انرژی کمتر می شود. این نتایج اهمیت بررسی نقطه های جفت شده عمودی را نشان می دهد. پس ما دو نقطه کوانتومی شبه نیمکروی جفت شده عمودی با لایه خیس را در این مقاله مورد مطالعه قرار می دهیم. ابتدا ساختار الکترونی سیستم را با حل عددی معادله شرودینگر به روش المان محدود به دست می آوریم. فرض می کنیم که سیستم با دو میدان الکترومغناطیسی، کاوشگر ضعیف و کنترل قوی، برهم کنش می کند. سپس پذیرفتاری خطی و غیرخطی مرتبه سوم میدان کاوشگر در سیستم تحت تأثیر میدان کنترل را حساب می کنیم.
2. مواد و روشها
دو نقطه کوانتومی شبه نیمکروی با لایه خیس از جنس ایندیوم آرسناید که بطور عمودی جفت شده اند و در سد گالیوم آرسناید قرار گرفته اند را در نظر می گیریم. طبق نتایج تجربی در[5 ] شعاع قاعده و ارتفاع نقطه های کوانتومی را به ترتیب 10 و 5 نانومتر در نظر می گیریم. فرض می کنیم که فاصله بین دو نقطه کوانتومی a=2nm باشد. سیستم مورد بررسی در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل -1 دو نقطه کوانتومی شبه نیمکروی جفت شده عمودی از جنس ایندیوم آرسناید با لایه خیس در سد گالیوم آرسناید. ترازهای انرژی را در دستور محدودیت قوی ، که در آن شعاع نقطه کوانتومی خیلی کوچکتر از شعاع بوهر مؤثر اکسیتونی است، به دست می آوریم پس جمله کولنی قابل صرفنظر است. که ثابت پلانک، m* - r - جرم مؤثر وابسته به مکان الکترون و V - r - ویژه مقدار و ویژه تابع الکترون هستند. معادله - - 1 را بطور عددی با استفاده از پتانسیل محدود کننده است. E و ψ - r - روش المان محدود حل کردیم.
.3 نتایج و بحث
سه تراز اول انرژی سیستم را با حل عددی معادله - - 1 به دست آوردیم. انرژی ترازهای پایه، برانگیخته اول و دوم به ترتیب 193/1، 206/8 و 305/7 میلی الکترون ولت است. الکترون در هر دو نقطه کوانتومی حضور دارد زیرا در نقطه با هم جفت شده اند. در شرایطی که گذار بین تراز پایه و برانگیخته اول مجاز باشد، انرژی گذار بین زیرنواری 13/7 میلی الکترون ولت است. این مقدار برای تک نقطه کوانتومی شبه نیمکروی - شعاع قاعده و ارتفاع 10 و 5 نانومتر - در کار قبلی ما 110 [4 ] میلی الکترون ولت بود. همانطور که می بینیم انتقال قرمز به خاطر جفت شدگی عمودی نقطه های کوانتومی مشاهده می شود.
سپس وابستگی ساختار الکترونی به اندازه نقطه کوانتومی را بررسی کردیم، برای این کار، نقطه های کوانتومی با شعاع های قاعده مختلف را در نظر گرفتیم. برای همه حالت ها، نسبت شعاع قاعده به ارتفاع 2 است. انرژی ترازهای پایه، برانگیخته اول و دوم بر حسب شعاع قاعده در شکل 2 نشان داده شده است. با افزایش شعاع، انرژی ها برای شعاع های قاعده کوچک افزایش و برای شعاع های قاعده بزرگ تر کاهش می یابند.
