MANYETİK ALANIN KÜRESEL BİR ÇEKİRDEK/KABUK/KABUK YARI İLETKEN KUANTUM NOKTASINDAKİ TEK DONORUN DOĞRUSAL VE DOĞRUSAL OLMAYAN KIRILMA İNDİSİ DEĞİŞİKLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ

Abstract

Bu çalışmada, yarıiletken GaAs (çekirdek)/Al_0.1 Ga_0.9 As (iç kabuk)/Al_0.4 Ga_0.6 As (dış kabuk) çekirdek/kabuk/kabuk kuantum nokta heteroyapısında kuşatılmış tek bir sığ hidrojenik donor katkı maddesine ilişkin doğrusal, üçüncü dereceden doğrusal olmayan ve toplam bağıl kırılma indisi değişiklikleri kompakt yoğunluk matris formalizmi yaklaşımı ve iteratif yöntem çerçevesinde manyetik alanın yokluğunda ve varlığında araştırılmıştır. Bu amaçla öncelikle, donor atomunun yokluğunda ve varlığında yapının enerji özdeğerleri ve bunlara karşılık gelen dalga fonksiyonları çekirdek/kabuk boyutlarının bir fonksiyonu olarak etkin kütle yaklaşımı çerçevesinde köşegenleştirme yöntemi ile hesaplanmıştır. Daha sonra 1s, 1p ve 1d düzeyleri için donor bağlanma enerjileri hesaplanmış ve bağlanma enerjilerinin özellikle büyük çekirdek yarıçaplarında ve kabuk kalınlıklarında manyetik alanla arttığı bulunmuştur. Bununla birlikte, 1s→1p ve 1p→1d donor geçişleriyle ilişkili kırılma indisi değişikliklerinin doğrusal ve doğrusal olmayan kısımlarının da çekirdek/kabuk boyutlarına bağlı olarak manyetik alanın uygulanmasıyla önemli değişikliklere uğradığı görülmüştür. Literatürde, harici olarak uygulanan bir manyetik alanın etkisi altında GaAs/Al_0.1 Ga_0.9 As/Al_0.4 Ga_0.6 As çekirdek/kabuk/kabuk kuantum noktasında 1s→1p ve 1p→1d tek katkı maddesi geçişlerinin neden olduğu kırılma indisi değişiklikleri ile ilgili herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Bu araştırma sonucunda, yapının kırılma indisi değişikliklerinin manyetik alana bağlı olduğu gösterilmiştir. Böylece, uygun çekirdek/kabuk boyutlarında manyetik alanın ayarlanmasıyla kırılma indisi değişikliklerinin rezonans pik genliğinin ve konumunun kolayca kontrol edilebileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca, doğrusal olmayan kırılma indisi değişikliklerinin önemli olduğu ve kuantum noktasındaki hidrojenik safsızlığın optik özelliklerinin incelenmesinde dikkate alınması gerektiği anlaşılmıştır.