مطالعه عددی ساختار باند الکترونی و ضریب جذب اپتیکی در چاه کوانتومی کرنش یافته

برای درک خواص اپتیکی در نیمه رساناها ، مانند جذب و بهره ی اپتیکی در اثر انتقال الکترونی ،دانستن ساختار نوار انرژی و تابع موج متناظر با آن ضرورت دارد. می توان با استفاده از مدل لوتینگر-کوهن مدل ویژه مقادیر و ویژه بردارهای چاههای کوانتومی را محاسبه کرد. این محاسبات سپس به حالتهای کرنش یافته گسترش داده می شود و اثر مهم حضور کرنش و نقشی که در ساختار باند انرژی دارد مورد بررسی قرار می گیرد. محاسبات این قسمت در مورد چاههای کوانتومی که از مواد مختلفی ساخته شده اند انجام می شود[1] . با داشتن اطلاعات کافی از توابع موج و انرژی، با استفاده از قاعده ی طلایی فرمی به بررسی گذارهای مجاز الکترونیکی پرداخته می شود. در این مرحله عامل مهم ضرایب جذب اپتیکی در چندین چاه کوانتومی کرنش یافته محاسبه می شود[2]. در ادامه ، نتایج قبلی را جهت تشریح پدیده های بهره و گسیل در لیزرهای چاه کوانتومی با یکدیگر ترکیب خواهیم کرد . با بیان مختصر خواص ترمودینامیک زیرباندهای رسانش و ظرفیت چاه کوانتومی در شرایط تزریق زیاد شروع می کنیم.این کار به ما اجازه میدهد که سطوح شبه فرمی الکترون ها و حفره ها را به غلظت حامل های تزریق شده ربط بدهیم و در نتیجه احتمالات اشغال حالت های الکترون ها و حفره ها را به عنوان تابعی از چگالی حامل ها در چاه تخمین بزنیم. و سپس بتوانیم شدت های جذب گسیل نوری بین حالت های حامل محدود به کوانتوم را بنویسیم. در بخش دیگری از این پایان نامه به محاسبه ی بهره ی اپتیکی در لیزر چاه کوانتومی کرنش یافته خواهیم پرداخت[3]. در این حالت نکته مهم در نظر گرفتن توابع توزیع غیر تعادلی می باشد. در پایان بهره ی اپتیکی برای چاههای کوانتومی نظیر ingaas/algaas محاسبه خواهد شد.در فصل دوم ساختار باند نیمه هادی ها در حضور کرنش مورد بررسی قرار می گیرد و تانسور کرنش را نشان می دهیم. اثر کرنش بر ساختار باند تاثیر می گذارد و نوار های حفره ی سبک ، حفره ی سنگین و شکافت را تغییر می دهد. در ادامه این فصل مقدار این تغییرات را به دست خواهیم آورد. در انتها ساده سازی عملی بیان می شود که جهت ارائه تقریب های ساده برای شبیه سازی اپتیکی قطعه مفید است و برای هر باند جداگانه بدست آورده می شود. در آخرین بخش این فصل نیز به محاسبه ی عددی چند چاه کوانتومی می پردازیم و انرژی هریک از باند ها را محاسبه می کنیم[4]. اندرکنش الکترونها و فوتون ها یکی از مهمترین بخش های فصل 3 می باشد که به تفصیل در مورد آن سخن گفته خواهد شد. عناصر ماتریسی از طریق قاعده ی طلائی فرمی بدست خواهد آمد و نرخ های جذب و گسیل را بدست خواهیم آورد. در انتها با تبدیل نرخ گذار به بهره ، بهره ماده در چاه کوانتومی را بدست خواهیم آورد. فصل چهار نیز به نتیجه گیری و توضیح مختصری در مورد فرآیند محاسبات اختصاص دارد . همچنین در این فصل پیشنهاداتی در مورد کارهای آینده ارائه گردیده است