مطالعه ی خواص اپتیکی و الکترونی در نانو ساختارهای نیمرسانا

در این پایان نامه به بررسی خواص اپتیکی و الکترونی نانوساختارهای نیمرسانا در شرایط مختلف می پردازیم. در این بین از خواص اپتیکی، ضریب جذب اپتیکی و فرکانس جذب آستانه برای یک نقطه کوانتومی استوانه ای، یک نقطه کوانتومی کروی ناهمسانگرد، یک جعبه کوانتومی و یک حلقه کوانتومی در حضور میدان مغناطیسی خارجی به طور تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. از خواص الکترونی نیز، پذیرفتاری مغناطیسی را برای یک نقطه کوانتومی استوانه ای و جعبه کوانتومی محاسبه می کنیم. در این بین تغییرات انرژی بر حسب میدان مغناطیسی اعمال شده را نیز برای یک نقطه کوانتومی کروی همسانگرد و یک حلقه کوانتومی مورد بررسی قرار می دهیم. در تمامی سیستم های مورد بررسی، قبل از هر چیز ابتدا باید توابع موج و طیف های انرژی را به دست آوریم. به دلیل اینکه حل تحلیلی معادله ی شرودینگر برای اغلب سیستم های مورد بررسی امکان پذیر نمی باشد، بنابراین از یک مجموعه از تبدیلات جهت ساده سازی هامیلتونی سیستم ها بهره گرفته شده است. در نهایت با توجه به توابع موج و طیف های انرژی به دست آمده، می توانیم ضریب جذب اپتیکی، فرکانس جذب آستانه و پذیرفتاری مغناطیسی را برای سیستم های مورد نظر به دست آوریم. در ضمن، نقطه کوانتومی مورد استفاده در تمامی موارد از جنس گالیوم آرسناید است. در نقاط کوانتومی بررسی شده، می توان دید که افزایش میدان مغناطیسی سبب افزایش فرکانس جذب آستانه می شود. دلیل فیزیکی این رفتار آن است که افزایش میدان مغناطیسی باعث می شود شکافتگی ترازهای انرژی بیشتر گردد و فرکانس جذب آستانه افزایش یابد. در نقطه کوانتومی ناهمسانگرد برای میدان مغناطیسی قوی، فرکانس جذب آستانه بر حسب میدان مغناطیسی خطی می شود. ولی در حالت هایی که میدان مغناطیسی ضعیف باشد، فرکانس جذب آستانه بر حسب میدان مغناطیسی سهمی شکل می شود. این مطالب در مورد جعبه کوانتومی نیز صادق است، با این تفاوت که به علت همسانگردی، افرایش فرکانس جذب آستانه بر حسب میدان مغناطیسی اعمال شده، به ازای میدان های قوی و ضعیف خطی است. برای خواص الکترونی نقاط کوانتومی بررسی شده نیز، در می یابیم که برای جعبه کوانتومی، افزایش طول جعبه سبب افزایش پذیرفتاری دیامغناطیسی شده و افزایش غلظت آلومنیوم در ترکیب گالیوم آرسناید سبب کاهش پذیرفتاری دیامغناطیسی می شود. در نقطه کوانتومی استوانه ای نیز به دست خواهیم آورد که افزایش ارتفاع و شعاع سطح مقطع استوانه هر دو سبب افزایش پذیرفتاری دیامغناطیسی می شود. برای حلقه کوانتومی ناهمسانگرد در حضور میدان مغناطیسی مایل نیز در می یابیم که برای یک ناهمسانگردی ثابت، می توانیم شکافتگی ترازهای انرژی را با جهت میدان مغناطیسی کنترل کنیم. همچنین در می یابیم که در میدان مغناطیسی صفر، شکافتگی ترازهای انرژی فقط به میزان ناهمسانگردی بستگی دارد و با افزایش ناهمسانگردی، تبهگنی از بین می رود.