گذر بین باندها در چاههای کوانتومی و کاربرد آن در لیزرهای تراهرتز

در این پایان نامه، گذرهای بین زیرباند چاههای کوانتومی مورد مطالعه قرار گرفته است . در یک چاه کوانتومی، بعلت محدودیت حرکت حاملها در یک بعد فضایی، باندهای پیوسته انرژی به زیرباندهای مجزا تفکیک می شوند. تغییر حالت کوانتومی حاملهای بار بین این زیرباندها و نرخ این تغییرات مورد مطالعه بوده است . یکی از انگیزه های مهم حرکت به سمت بررسی گذر بین زیرباند، بکارگیری این گذرها برای دستیابی به عملکرد لیزری در این محدوده طول موج، تنها به وسیله لیزرهای گازی قابل حصول است . در یک چاه کوانتومی با تغییر عرض چاه و پارامترهای دیگر می توان فاصله انرژی بین زیرباندها را بدلخواه تنظیم نمود و در نتیجه امکان دستیابی به لیزرهای مادون قرمز شدید وجود دارد. تنزل بین زیرباند حاملها در یک چاه کوانتومی (و بطور کلی تغییر حالت کوانتومی ذرات در یک سیستم کوانتومی)، بواسطه برهم کنش بین آنها و منابع پراکنده ای مانند اتمهای یونیزه، فونونها و حاملهای دیگر رخ می دهد. بنابراین بخش اصلی این کار، به بررسی تئوری پراکندگی و مکانیزمهای مختلف آن اختصاص داده شده است . این بررسی در چند مرحله صورت گرفته است . ابتدا مبانی تئوری پراکندگی تبیین و قانون طلایی فرمی معرفی شده است . سپس مکانیزمهای مختلف پراکندگی در یک جامد کریستالی معرفی شده و برای آشنایی با نحوه محاسبه نرخ تغییر حالت کوانتومی حاملها، پراکندگی حاملهای بار در یک نیمه هادی بدنه ای با استفاده از قانون طلایی فرمی مورد بررسی قرار گرفته است . آنگاه پراکندگی در چاههای کوانتومی مطالعه شده است . با استفاده از نتایج این مطالعه، گذرهای بین زیرباند در چند چاه کوانتومی را مورد محاسبه کمی قرار داده و وجوه مختلف این تنزلها را بررسی کرده ایم. در نهایت بر مبنای کار انجام شده، پیشنهاداتی برای کارهای آینده ارائه شده است .