طراحی و شبیه سازی لیزر نورسفید با استفاده از کوانتوم دات ها

نقاط کوانتومی(کوانتوم دات)،نانوذراتی با خصوصیات نوری منحصر به فرد هستند که توانایی نشر نور با رنگ های مختلف رادارامی باشند و رنگ نور به اندازه کریستال آن ها بستگی دارد.نقاط کوانتومی یا نانوکریستال ها در دسته ی نانوذرات نیمه رساناجای می گیرند. نیمه رساناها اساس صنایع الکترونیک جدید هستند و در ابزارهایی مانند دیودهای نوری و رایانه های خانگی به کار گرفته می شوند.نقاط کوانتومی همچنین به دلیل اندازه کوچکشان خصوصیات نوری والکتریکی منحصر به فردی دارند که الکترون ها درپیدایش این خصوصیات ،نقشی کلیدی ایفا می کند. این نقاط درکارهای دارویی و بیوتکنولوژی بسیار مورد توجه هستند. دراین قسمت به معرفی،خواص و انواع نقاط کوانتومی می پردازیم،درقسمت بعد روش های سنتزوکاربردهای نقاط کوانتومی را بیان می کنیم . همان طور که گفتیم نقاط کوانتومی دسته ای از نانوذرات می باشند،یک نانوذره ،ذره ای است که ابعاد آن در حدود (1نانو تا100) می باشد،درواقع با دسته ای از موادبا خواص به طور مشخص متفاوت از حجم شان وخواص مولکولی همتای آن ها روبروهستیم. در ساخت کوانتوم دات ها, انتخاب نوع نیمه هادی ها برای کاربرد مورد نظر نقش اساسی را دارد و کاربرد کوانتوم دات باید مورد تاکید قرار گیرد.ساخت کوانتوم دات بصورت حساس بستگی به عدم تطابق ضریب شبکه موادو همین کشش و فشار باعث بوجود آمدن کوانتوم دات روی سطح میشود.بعلاوه, باندگپ بزرگتر ساب استریت در مقایسه با کوانتوم دات باعث حبس الکترون و حفره در لایه های انرژی گسسته در داخل کوانتوم دات میشود. سطوح انرژی از هم گسسته به کوانتوم دات ها یک ویژگی مهم را میدهد:بازترکیب الکترون و حفره ها باعث انتشار یک طول موج مشخص و شناخته شده میشود. همیچنین فرض تقارن چرخشی برای کوانتوم دات باعث ساده سازی مشهود معادلات شرودینگر برای کوانتوم دات ها برای حل عددی معادلات میشود.قبل از بدست آوردن شبیه سازی عددی در کمسول و آنالیز آن در متلب, مطالعات همگرایی برای بهینه سازی شبیه سازی بمنظور زمان شبیه سازی و دقت عددی اعمال میشود.شبیه سازی عددی اجازه ی محاسبه ی باند الکترون و حفره ها را برای سطوح انرژی در کوانتوم دات را میدهد و این سطوح انرژی متناسب با تراز انرژی اتم که شباهت رفتار اتم به کوانتوم دات را نشان میدهد. بعلاوه انرزی فوتون ها که از شبیه سازی عددی محاسبه میشود و با مقادیر تجربی مقایسه میشود و نشان داده میشود که این انرزی ها بسیار کوجک هستند. به اندازه اهمیت سطوح انرژی, تابع موج الکترون نیز برای تکانه های زاویه ای مختلف نیز محاسبه میشود و دقیقا توابع موج رابطه بین بخش سه را برقرار میکند و رفتار کوانتوم دات ها را در لیزر های تیغه ای بررسی میکند. با فرض اینکه فرایند پخش در داخل وت لیییر و کوانتوم دات بسیار سریعتر از انتقال از وت لییر به کوانتوم دات از بین میرود و برعکس, دو سطح مدل برای انرژی حامل های دینامیکی برای کوانتوم دات ها در لیزر معرفی میشود. در مدل, که شامل 5 معادله ی نرخ است, نرخ های پخش برای انتقال های غیرتشعشعی در نظر گرفته میشود. اولین بحث اینست که فرض کنیم این نرخهای پخش ثابت هستند که در آن به تعداد حامل ها در وت لییر و کوانتوم دات غیروابسته است. همچنین در نتیجه این بحث تعداد فوتون ها در ساختار لیزر در حالت پایدار به چگالی جریان اعمالی بستگی ندارد که قابل قبول در حالت فیزیکی نیست. با استفاده از ترکیب رنگهای قرمز آبی و سبز با استفاده از تغییر شعاع کوانتوم دات ها میتوان لیزر نور سفید که دارای کاربردهای مختلف هستند