بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله با بهره بردن از تأثیر تابش یک پالس لیزری بر روی حالات درونباندی چاه کوآنتومی آلاییده شده x N / GaN ٌInx Ga ، یک چاه کوآنتومی با قابلیت عملکرد در ناحیه تراهرتز طراحی میکنیم. سپس به بررسی ویژگیهای نوری آن خواهیم پرداخت. وقتی سیستم تحت تابش پالس لیزر قرار دارد پتانسیل آن تغییر میکند، که با استفاده از قضیه فلوکیت بهدست میآید.
این پتانسیل، پتانسیل استتار نامیده میشود. با حل خودسازگار معادلات شرودینگر و پواسون درچارچوب جرم مؤثر و تقریب هارتری، برای پتانسیل استتار، ویژه مقادیر و ویژه حالتهای انرژی برای چاه کوآنتومی آلاییده شده محاسبه میشوند. با بهکارگیری این ویژه توابع و ویژه انرژیها، تغییرات ضریب جذب و ضریب شکست حاصل میگردند. نتایج به ما نشان میدهند که تغییرات ترازهای انرژی چاه بهگونهای است که میتوان آن را در محدوده تابشی تراهرتز مورد استفاده قرار داد.
مقدمه
اصطلاح تراهرتز به تابش الکترومغناطیسی بین َ / ً تراهرتز تا ًٌتراهرتز گفته میشود.[1] از نقطه نظر علمی، این بازه فرکانسی به دلیل نمایاندن ناحیهای در طیف امواج الکترومغناطیسی که از دسترس مستقیم دور مانده، و همچنین کاربردهایی که میتواند در پزشکی، بیولوژی و تصویربرداری داشته باشد مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است.
تابش تراهرتز محدودهای است که در آن امکان تولید و مدولاسیون سیگنالهای الکترومغناطیسی همدوس توسط ابزارهای رایجی که برای تولید امواج رادیویی و ریز موج استفاده میشود، وجود ندارد. بنابراین نیاز به ابزار و روشهای جدیدی برای تولید و آشکارسازی خواهد داشت2]و.[3 چاههای کوآنتومی نیتروژندار یکی از گزینههای بسیار خوب برای تولید و آشکارسازی باند تراهرتز میباشند که میتوان با اعمال تابش لیزری، ترازهای انرژی آنها را به گونهای تغییر داد که رخ دادن گذارهایی درون ناحیه تراهرتز در آنها امکانپذیر شود.
مبانی نظری
یک چاه کوآنتومی کرنشی با ضخامت ناحیه چاه برابر با Lw و در ناحیه سد برابر Lb در دو طرف چاه در نظر میگیریم - اندیس w مربوط به چاه و اندیس b مربوط به سدها میباشد - . چاه و دو دیواره توسط ناخالصی نوع n با غلظتهای متفاوت آلاییده میشوند. ساختار ششگوشه این ترکیبات و همچنین عدم انطباق ثابت شبکه دیوارهها و چاه به ترتیب باعث بهوجود آمدن قطبش خودبخودی و پیزوالکتریک میشوند. حضور قطبش در ساختار میدانهایی در ناحیه چاه - - Fw و سد - - Fb ایجاد میکند که در مرجع[4] عبارت تحلیلی و چگونگی محاسبه بهطور کامل بیان شده است.
وقتی سیستم آلاییده شده باشد، چگالی اتمهای ناخالصی باعث ایجاد تغییراتی در پروفایل پتانسیل و ترازهای انرژی ساختار میشود، که با وارد کردن معادله پواسون و بهکارگیری تقریب هارتری، از حل خودسازگار معادلات شرودینگر و پواسون توابع موج دقیقتری با احتساب اثرات مربوط به آلاییدگی ساختار بهدست میآید، بهاینترتیب امکان وارد کردن پتانسیلهای مختلف در معادله شرودینگر و بررسی تغییرات حاصل از حضور همزمان ناخالصی و میدانهای خارجی در سیستم فراهم میشود. در اینجا پتانسیل مورد بررسی ما پتانسیل ناشی از تابش یک پالس لیزری میباشد، که با استفاده از بسط فلوکیت فوریه حاصل میگردد.[5] با توجه به مطالبی که گفته شد معادله شرودینگر مستقل از زمان و پواسون به فرم زیر نوشته میشوند.
اتمهای ناخالصی یونیزه شده میباشند. با اندکی محاسبات جبری همانند مرجع [5] میتوان پتانسیل استتار را به صورتی که در صفحه بعد نشان داده شده بهدست آورد، که در آن تابع پله هویساید میباشد، با قرار دادن این پتانسیل در معادله شرودینگر و استفاده از حل خودسازگار معادلات - 3 - و - 4 - بهوسیله روشهای عددی، که در مرجع[6] آمده است، میتوان ویژه توابع و ویژه مقادیر چاه را محاسبه نمود. پس از انجام محاسبات جبری نسبتاً طولانی، پتانسیل استتار را با استفاده از قضیه فلوکیت به شکل رابطه - 5 - محاسبه نمودیم. در رابطه - 5 - ، پارامتر تابش لیزری میباشد.[6]
