فرمت فایل : word (لینک دانلود پایین صفحه) تعداد صفحات 25 صفحه
اهداف :
در این کنفرانس رفتار اکسیتون را در چاه های کوانتومی جفت شده دو تایی GaAs (گالیم ارسناید) یا AlGaAs(الومینیوم گالیم ارسناید)را بررسی می کنیم . تقارن چاه کوانتومی دو تایی را با تغییر پهنای چاه وسد وارتفاع سد تغییر داده و اثرات ان را بر روی انرژی بستگی اکسیتون و تابع هم پوشانی الکترون-حفره(سنگین و سبک)مورد مطالعه قرار می دهیم .
مقدمه:
در حدود 3/2 از تحقیقات در زمینه فیزیک نیمه رساناها بر روی چند ساختاری های نیمه رسانا و به طور خاص چند ساختاری های دو تایی که شامل چاه های کوانتومی سیمهای کوانتومی ونقاط کوانتومی می باشند انجام می پذیرد. توجه بی نظیر دانشمندان به این شاخه از علم فیزیک به دلیل کاربردهای فوق العاده و اثر انکار ناپذیر آن در پیشرفت زندگی بشر بوده است . چند ساختاری های نیمه رسانا امکان حل مشکلات اساسی در نیمه رساناها را فراهم کرد و توسط ان کنترل بسیاری از پارامترهای بنیادی بلور نیمه رسانا فراهم شد . این پارامترها شامل گاف انرژی ، جرم موثر ذرات ، قابلیت تحرک حامل ها ، ضریب شکست ، ساختار نواری وغیره هستند که با تنظیم آنها مشکلات چندانی در کنترل ذرات در ساختارها و در نتیجه رسیدن به نتایج مطلوب باقی نمی ماند . کنترل بی نظیر روی پارامترهای اساسی این ساختارها ، قطعاتی با کارایی بالا را ایجاد کرده که می توان به صورت نمونه مثال های زیر را مطرح کرد :
انواع لیزرهای چند ساختاری دو تایی که در دیسک های فشرده (پخش کننده آن ها) و در سیستمهای پیچیده مخابراتی به کار می روند .
ترانزیستورها با نویز پایین و تحرک الکترونی بالا که در قطعات با کاربرد فرکانس قوی مانند تلویزیون های ماهواره ای ، سلول های خورشیدی چند ساختاری که در فضا استفاده می شوند و...
انتشار مقالات مشهور فرنکل در سال 1931 بود که طی آن اثرات اکسیتونی را پیشگویی کرد . گروس در سال 1951 موفق شد اکسیتون را به شکل عملی کشف نماید . خواص نیمه رسانایی ترکیباتی مانند به طور مستقل به صورت نظری و عملی به ترتیب توسط ولکر و گوریونوا ورگل در انیستیتو تکنوفیزیک مورد بررسی قرار گرفت . علیرغم این پیشرفت ها محققان دریافتند ترکیبی مناسب با مشکلاتی همچون عدم تطبیق ساختار عناصر مواجه بودند به این معنی که عناصر مورد استفاده در ترکیب ثابت های شبکه بسیار متفاوتی دارد که این مسئله ترکیب را ناپایدار و غیر یکنواخت می ساخت .
روشهای متفاوتی برای حل این مشکل استفاده شد تا اینکه بالاخره با تولید اولین چند ساختاری AlGaAs توانستند به تطبیق شبکه ای بالایی دست یابند .
یکی از زیر شاخه های چند ساختاری ها ، ساختارهای کوانتمی می باشد . در صورتیکه محبوس سازی ذرات تنها در یک بعد صورت پذیرد این ساختار به عنوان چاه کوانتمی مشهور خواهد بود . در این ساختارها اثراتی مشاهده می شوند که ناشی از پهنای کم و قابل قیاس لایه ها با طول موج دوبروی می باشد و به عنوان اثرات اندازه کوانتومی مشهور است .
ساختار نواری جامدات :
برای درک مفهوم نوارهای انرژی در ابتدا اتم های ایزوله را در نظر می گیریم و سپس آنها را در کنار یکدیگر قرار می دهیم تا یک مولکول جامد را تشکیل دهند . در صورتیکه جدا شدگی میان اتمها بینهایت باشد اتمها مستقلند و در نتیجه دارای ترازهای انرژی اتمی می باشند اما هنگامی که اتمها را به یکدیگر نزدیک می کنیم ، الکترونها تحت تاثیر هسته ی مجاور و الکترونهای همسایه قرار خواهند گرفت . الکترونها به تدریج با نزدیک شدن بیشتر اتمها اثرات بیشتری بر هم می گذارند و زمانی که این نزدیکی اتمها منجر به تشکیل مولکول گردد هر تراز اتمی به ترازهای مولکولی چندتایی شکافته می شود ، به این پدیده پهن شدگی تراز گفته می شود . این ترازهای انرژی پیوسته پهنای انرژی مشخصی دارند وبه نوارهای انرژی معروفند . به طور کل هر نوار انرژی از نوار انرژی همسایه اش توسط یک گاف نوار ممنوع جدا شده است در صورتی که دو اتم به هم نزدیک شوند میان آنها اندرکنش ایجاد می شود و توابع موج الکترونها برهم کنش می نمایند که این مسئله تبهگنی را از میان می برد ، در این صورت هر کدام از ترازهای (1- الف) چنانچه در شکل (1- ب ) نمایش داده شده است به یک تراز دوتایی تبدیل می شود ، هر چه اتمها به هم نزدیک شوند پتانسیل اندرکنشی قویتر می شود و شکافتگی ترازها قویتر خواهد شد . نکته قابل توجه این است که شکافتگی ترازهای الکترونی نزدیک هسته کمتر از شکافتگی در ترازهای دورتر است ، دلیل این موضوع این است که حامل های الکترون در ترازهای نزدیکتر به هسته مقید بوده و این قید بسیار قویتر از تاثیر نزدیکی اتمها می باشد و در نتیجه پتانسیل اندرکنشی بر آنها نسبت به ترازهای دورتراز هسته کمتر است . مجموعه ی این زیرترازها را می توان به عنوان نوارهای انرژی در نظر گرفت .
تحقیق درباره بررسی رفتار اکسیتون در چاه های کوانتومی
