بررسی اثر اندازه بر خواص گسیلندگی لیزرهای نقطه ی کوآنتومی مخروطی شکل inxga1-xas/gaas

در این پایان نامه اثر اندازه بر خواص لیزرهای نقطه ی کوانتومی مخروطی ـ شکل inas/gaas با لایه¬ی خیس بررسی شد. ابتدا با استفاده از روش محاسباتی اجزای محدود و بهره¬گیری از تقریب جرم موثر، معادله¬ی تک نواری شرودینگر برای دو دسته نقطه¬ی کوآنتومی مخروطی ـ شکل با لایه ی خیس حل و توابع موج و ترازهای انرژی پایه، برانگیخته¬ی اول و برانگیخته ی دوم (تراز لایه ی خیس) به دست آمدند. سپس با استفاده از تابع موج الکترون، دوقطبی¬های گذار و زمان گذار محاسبه و وابستگی آنها به اندازه مشخص شد. در مرحله ی بعد، اثر لایه ی خیس بر توابع موج و ویژه مقایر انرژی و اختلاف انرژی بین ترازهای پایه، برانگیخته ی اول و تراز لایه ی خیس بررسی شد. در تمامی مراحل قبل، برای حل معادله ی شرودینگر از پتانسیل برهم کنشی کولنی ناشی از تجمع الکترون ها در نقطه ی کوانتومی صرفنظر شد. برای رسیدن به جواب های با دقت بالاتر، با حل خودسازگار دو معادله ی شرودینگر و پواسون اثر پتانسیل کولنی بر ویژه توابع و ویژه مقادیر انرژی مورد بررسی قرار گرفت. سپس به بررسی تأثیر کسر مولی x بر ویژه مقادیر انرژی و زمان های گذار الکترون بین حالت های کوآنتومی در نقاط کوآنتومی مخروطی شکلinxga1-xas/gaas پرداخته شد. نتایج بررسی های خواص الکترونی نشان دادند که با افزایش ابعاد نقطه ی کوانتومی ویژه مقادیر انرژی کاهش می یابند و سیستم به سمت یک ساختار حجمی میل می کند. همچنین در اندازه های کوچک، توابع موج در لایه ی خیس جایگزیده می شوند که با افزایش اندازه، توابع موج وارد نقطه ی کوآنتومی می شوند. این خروج ناگهانی توابع موج، موجب ایجاد تغییرات سریع در خواص الکترونی و نوری سیستم می شود. در مرحله ی آخر، با حل معادلات آهنگ لیزر ویژه ی یک لیزر سه ترازه، به بررسی و محاسبه ی اختلاف جمعیت بین ترازهای لیزری و توان خروجی لیزر پرداختیم. نتایج نشان دادند که با افزایش اندازه ی ابعاد نقطه ی کوانتومی، ابتدا توان لیزر کاهش می یابد و در شعاع 9 نانومتر به حداقل می رسد. سپس با افزایش بیشتر شعاع، توان خروجی لیزر افزایش می یابد. علت کاهش توان لیزر در شعاع خاص، ورود توابع موج الکترون درگیر در فرآیند لیزری از لایه ی خیس به درون نقطه ی کوانتومی است.