Yoğun lazer alanı altında GaInNAs/GaAs kuantum kuyularındaki donor safsızlık atomlarının bağlanma enerjileri

Abstract

Bu çalışmanın ilk aşamasında külçe yarıiletkenler için k.p teorisi 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 tek kuantum kuyusunun iletkenlik ve valans alt bant yapısı üzerine azot ve indiyum konsantrasyonlarının etkisi hesaplanmıştır. Daha sonra GaxIn1-xNyAs1-y /GaAs tek kuantum kuyusundaki safsızlık atomlarının bağlanma enerjileri üzerine kuyu genişliği, azot ve indiyum konsantrasyonlarının etkisi incelenmiştir. Son olarak da, farklı azot ve indiyum konsantrasyonları için GaxIn1-xNyAs1-y /GaAs tek kuantum kuyusunun potansiyel profilleri, alt bant enerjileri ve donor safsızlık bağlanma enerjileri üzerine yoğun lazer alanının etkisi hesaplanmıştır.

In the first stage of this study, general information about k.p theory for bulk semiconductors presented. In the second stage, the band structure of semiconductor quantum wells defined with 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 band structure of a single GaxIn1-xNyAs1-y /GaAs quantum well is calculated with finite element method. Then, the effects of well width, nitrogen and indium concentrations on the binding energies of donor impurities in a single GaxIn1-xNyAs1-y /GaAs quantum well are investigated. Finally, the effect of intense laser field on the potential profile, sub-band energy and the binding energy of donor impurity a single GaxIn1-xNyAs1-y /GaAs quantum well is calculated.