Yarı iletken kuantum nokta yapılarının elektronik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Doktora Tezi YARIİLETKEN KUANTUM NOKTA YAPILARIN ELEKTRONİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Mehmet ŞAHİN Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı Danışmanı: Prof. Dr. Mehmet TOMAK 2005, 153 sayfa Jüri: Prof. Dr. Mehmet TOMAK Prof. Dr. Hüseyin YÜKSEL Prof. Dr. Mehmet ZENGİN Doç. Dr. Haluk ŞAFAK Doç. Dr. Ülfet ATAV Bu çalışmada, günümüzde teknolojinin ulaştığı son nokta olan, nano ölçekli yarıiletken kuantum nokta yapıların elektronik özellikleri teorik olarak incelenmiştir. Bunun için, birisi kuantum heteroeklem, diğerleri kuantum noktası olmak üzere beş farklı kuantum heteroyapı göz önüne alınmıştır. Bu yapıların elektronik özelliklerinin araştırılmasında, Hartree yaklaşımı, yoğunluk fonksiyonel teorisi gibi birtakım yaklaşımlar kullanılmıştır. Hesaplamalarda sıcaklık, safsızlık etkisi, nokta yarıçapı gibi farklı fiziksel parametrelerin etkisi de araştırılmıştır. Hesaplamalar, varyasyon yöntemi, matris köşegenleştirme tekniği gibi birkaç farklı yöntem kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu tekniklere ilaveten kullanılan bir diğer yöntem ise bir sayısal eniyileme tekniği olan genetik algoritmadır. Kuantum mekaniksel problemlere uygulaması kuantum genetik algoritma (KGA) olarak adlandırılan bu yöntemin uygulama alanı, bu çalışma kapsamında genişletilmiş ve diğer yöntemlerle karşılaştırılarak verimliliği araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Kuantum noktası, düşük boyutlu yapılar, genetik algoritma, yoğunluk fonksiyonel teorisi, yerel yoğunluk yaklaşımı iii

ABSTRACT Ph.D. Thesis INVESTIGATION OF ELECTRONIC PROPERTIES OF SEMICONDUCTOR QUANTUM DOT STRUCTURES Mehmet ŞAHIN Selçuk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Deparment of Physics Supervisor: Prof. Dr. Mehmet TOMAK 2005, 153 pages Jury: Prof. Dr. Mehmet TOMAK Prof. Dr. Hüseyin YÜKSEL Prof. Dr. Mehmet ZENGİN Assoc. Prof. Dr. Haluk ŞAFAK Assoc. Prof. Dr. Ülfet ATAV In this study, electronic properties of nano-scaled semiconductor quantum dot structures, that are in extremity of technological development nowadays, have been theoretically investigated. For this purpose, five different quantum heterostructures, one of them is quantum heterojunction and the others are quantum dots, have been taken into consideration. Some approximations such as Hartree approximation, density functional theory have been used for investigation of electronic properties of these structures. In the calculations, effects of some physical parameters such as temperature, dot radii etc. have also been investigated. Several numerical techniques (variational technique, matrix diagonalization etc.) have been used in calculations. Also, another technique used in numerical computations is genetic algorithm (GA), which is a numerical optimization method. The application of this method to quantum mechanical problem is called quantum genetic algorithm (QGA), whose efficiency is investigated in context of this study by comparing it with other techniques. Key Words: Quantum dot, low-dimensional structure, genetic algorithm, density functional theory, local density approximation. IV