İki elektronlu ve çok tabakalı küresel bir kuantum noktasının optik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, çekirdek/kabuk/kuyu/kabuk yapısına sahip bir kuantum nokta heteroyapıdaki çift elektronun, elektronik ve optik özellikleri ayrıntılı bir şekilde araştırılmıştır. İlk olarak, merkezdeki donor safsızlığının varlığında ve yokluğunda, bu yapıya ait enerji özdeğerleri ve dalga fonksiyonları tabaka kalınlıklarının fonksiyonu olarak hesaplanmıştır. Bu amaçla, Poisson-Schrödinger denklemleri, etkin kütle ve Hartree yaklaşımında öz-uyumlu olarak çözülmüştür. Elde edilen enerji değerleri ve dalga fonksiyonları kullanılarak iki elektronlu kuantum nokta yapının, band içi seviyeler arası lineer ve lineer olmayan optik soğurma katsayıları ve osilatör şiddetleri, tabaka kalınlıklarının ve foton enerjilerinin fonksiyonu olarak hesaplanmıştır. Safsızlığın olmadığı durumda gerçekleştirilen tüm hesaplamalar, kuantum noktasının merkezinde bir donor safsızlığının bulunması durumunda tekrar edilmiştir ve böylece negatif yüklü donor safsızlığının (D^-) bağlanma enerjisi, lineer ve üçüncü dereceden lineer olmayan optik soğurma katsayıları gibi elektronik ve optik özellikleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, çekirdek yarıçapının ve tabaka kalınlıklarının fonksiyonu olarak, safsızlığın olduğu ve olmadığı durumlar için ayrıntılı bir şekilde analiz edilmiş ve fiziksel yorumları yapılmıştır. Elektronik ve optik özelliklerin, tabaka kalınlıklarına sıkı bir şekilde bağlı olduğu ve bu özelliklerin safsızlık atomunun varlığında önemli şekilde değişebildiği gözlenmiştir.

In this thesis, the electronic and optical properties of a core/shell/well/shell quantum dot heterostructure with double electron have been investigated in a detail. First, the energy eigenvalues and corresponding wave functions of this structure have been calculated as a function of the layer thicknesses for cases with and without an on-center donor impurity. For this purpose, the Poisson-Schrödinger equations have been solved self-consistently in the frame of effective mass approximation and Hartree treatment. The inter-sublevel linear and third-order nonlinear absorption coefficients and oscillator strengths of the double electron multi-shell quantum dot have been calculated as a function of the layer thicknesses and photon energies. All of these calculations performed for cases without impurity have been also repeated in case of the impurity. Therefore, the electronic and optical properties of negatively charged impurity (D^-), such as binding energies, linear and third-order nonlinear optical properties etc., have been investigated. The results have been analyzed in a detail as a function of the core radius and layer thicknesses for cases with and without the impurity and physical reasons have been discussed. We have observed that the electronic and optical properties are drastically dependent on the layer thicknesses and these properties can change importantly with existing of the impurity atom.