GaInNAs/GaAs kuantum kuyularında ekzitonik yapının yoğun lazer alanı altındaki davranışı

Abstract

Bu çalışmanın ilk aşamasında külçe yarıiletkenler için k.p teorisi, etkin kütle yaklaşımı( zarf fonksiyonu yaklaşımı ) ve sonlu elemanlar yöntemi (FEM) hakkında genel bilgiler verilmiştir. İkinci aşamasında, yarıiletken kuantum kuyularının bant yapısı çoklu bant etkin kütle yaklaşımı (k.p teorisi) ile tanımlanarak çiftlenimli bantların sonlu elemanlar yöntemi (FEM) ile nasıl çözüleceği üzerinde durulmuştur. Sonlu elemanlar yöntemi ile GaxIn1-xNyAs1-y /GaAs kuantum kuyusunun iletkenlik ve valans alt bant yapısı üzerine azot ve indiyum konsantrasyonlarının etkisi hesaplanmıştır. Daha sonra GaxIn1-xNyAs1-y /GaAs kuantum kuyusunun potansiyel profilleri ve alt bant enerjileri üzerine yoğun lazer alanının etkisi incelenmiştir. Son olarak da, GaxIn1-xNyAs1-y /GaAs kuantum kuyusunda taban durumdaki ekziton bağlanma enerjisinin yoğun lazer alanı, farklı azot ve indiyum konsantrasyonları ile değişimi etkin kütle yaklaşımı çerçevesinde varyasyonel yöntemle incelenmiştir.

In the first stage of this study, general information about the k.p theory for bulk semiconductors, effective mass approximation, and finite elements method (FEM) is presented. In the second stage, the band structure of semiconductor quantum wells are defined via multi band effective mass approximation (k.p theory) and the solution methods are discussed for degenerated bands by using the finite element method (FEM). The effects of nitrogen and indium concentration on the conduction and valence sub-band structure of the GaxIn1-xNyAs1-y /GaAs quantum well is calculated with the finite element method. Then, the effects of intense laser field on the potential profiles of the GaxIn1-xNyAs1-y /GaAs single quantum well and sub-band energies are investigated. Finally, the effects intense laser field, nitrogen and indium concentrations on the on the binding energy of the ground level exciton in GaxIn1-xNyAs1-y /GaAs quantum well are investigated variationally by using effective mass approximation .