بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، طیف تابشی و آمار فوتونهاي گسیل شده از نقطهي کوانتومی را بررسی میکنیم. سامانهي مورد نظر میکروکاواکی است که در آن یک نقطهي کوانتومی با تک مد کاواك برهمکنش میکند. با حل معادلهي حرکت عملگر چگالی سامانه در حضور عوامل اتلاف و محاسبهي توابع همبستگی مرتبهي اول و دوم میدان تابشی، طیف تابشی و آمار فوتونهاي گسیل شده از سامانه را بررسی میکنیم. طیف تابشی نشاندهندهي وقوع رژیم برهمکنش قوي در سامانه است و آمار فوتونها نشان میدهد که این سامانه توانایی تابش غیر کلاسیکی با آمار پادگروهه را دارد.
مقدمه
الکترودینامیک کوانتومی بر اساس توصیف برهمکنش نور با ماده ویژگیهاي سامانهي اتم-میدان تابشی را بررسی میکند.[1] بکارگیري سامانههاي نانو در عرصهي الکترودینامیک کوانتومی درون کاواك، امروزه به عنوان موضوع جالبی در فیزیک ماده چگال مطرح گردیده است.[2] با کنترل و محصورسازي ابعاد میتوان ویژگیهاي اپتیکی سامانههاي نانو را دستکاري کرد.
محصورسازي کامل ابعاد یک نیمرساناي حجیم در هر سه جهت فضایی، ساختاري به نام نقطهي کوانتومی را شکل میدهد. بدلیل آنکه ابعاد یک نقطهي کوانتومی قابل مقایسه با طول مشخصهي - طول همدوسی - حاملهاي بار درون نقطهي کوانتومی است، ترازهاي انرژي، همانند ترازهاي انرژي ذره در جعبه، گسسته میشود.[3] برهمکنش نور با این سامانههاي حالت جامد همراه با تولید اکسیتون است.
اکسیتون زوج الکترون-حفرهاي است که از طریق برهمکنش کولنی به هم مقید شدهاند.[3] امروزه بررسی ویژگیهاي اپتیک کوانتومی سامانههاي نانو توجه بسیاري را به خود جلب کرده است. در این مقاله برآنیم تا طیف تابشی و آمار فوتونهاي گسیل شده از سامانهاي را که شامل یک نقطهي کوانتومی درون یک میکروکاواك است و در آنجا با مد کاواك برهمکندکنش می را محاسبه و تحلیل کنیم. طیف تابشی اطلاعات ارزشمندي در مورد چگونگی پاسخ سامانه در اختیار ما قرار میدهد.
سامانهي فیزیکی
سامانهي فیزیکی مورد بررسی میکروکاواکی شامل یک نقطهي کوانتومی است که با تک مد کاواك برهمکنش میکند. فرض می- کنیم که اندازهي نقطهي کوانتومی بزرگتر از شعاع بور اکسیتونها در آن باشد و چگالی برانگیختگیها در آن کوچک است به طوري که بتوان برانگیختگیهاي الکترونی - اکسیتونها - را به صورت بوزونی مورد بررسی قرار داد. به بیان دیگر فرض میکنیم نقطهي کوانتومی در تماس با یک چشمهي الکترونی است. براي بررسی دینامیک سامانه و بدست آوردن طیف تابشی و آمار فوتونهاي گسیل شده از این سامانه نیازمند حل معادلهي ماتریس چگالی براي سامانه هستیم.
- حالت خلا اکسیتونی - را به نمایش میگذارد. دو قله در منحنی وجود دارد که وجود برهمکنش بین دو مد اکسیتونی و فوتونی را نشان میدهد. موقعیت قلهها، مکان بسامدهاي دو شاخهي بالایی و پایینی پلاریتونی و فاصلهي بین دو قله، بسامد شکافتگی رابی را نشان میدهد. همچنین پهناي قلهها در نیم بیشینه، نشانگر فروافت هر یک از دو مد پلاریتونی است. علاوه بر این، شکل طیف متقارن است و دو قله همارتفاع هستند.
