۱۵۸۳۵پ
per
تأثیر جفت شدگی اسپین-مدار راشبا بر روی خواص نوری نقطه‌ی کوانتومی
/پری ناز حسین پور
: فیزیک
، ۱۳۹۵
چاپی
دکتری
فیزیک گرایش حالت جامد
۱۳۹۵/۰۶/۲۰
تبریز
سهم عمده‌صای از علم ماده چگال مدرن بر روی ساختارهای ساخته شده توسط بشر تمرکز یافته است .پیشرفتهای گسترده در تکنولوژی نیمرساناها در شصت سال گذشته، ساخت ساختارهای با ابعاد کاهش یافته را برای آشکار کردن طبیعت کوانتومی‌صشان ممکن ساخته است .وابستگی خواص الکترونیکی نانوساختارهای مصنوعی به اسپین، یکی از مسائل برجسته-ی کنونی در فیزیک ادوات الکترونیکی می‌صباشد .ساخت این ادوات مبتنی بر اسپین از جمله سوئیچهای اسپین، پردازشگرهای اسپینی و ترانزیستورهای اسپینی نیاز به آشنایی بیشتر با اسپین و رابطه‌صی آن با خواص الکترونیکی دارد .همچنین پدیده‌صهای مربوط به اسپین یکی از منابع کلیدی در شاخه‌صی اسپینترونیک می‌صباشند .در میان این پدیده‌صها، مکانیسم جفت‌صشدگی اسپین-مدار راشبا در ساختارهای نامتجانس نیمرسانا بویژه در ساختارهایی با قدرت جفت-شدگی بزرگ، اهمیت زیادی دارد که فرصت‌صهایی را برای کنترل اسپین فراهم می‌صکند .خواص ویژه‌صی نانوساختارها می‌صتواند منجر به کاربردهای جالبی در ادوات اپتوالکترونیک از قبیل آشکارسازهای فوتونی مادون قرمز و تقویت کننده‌صهای لیزر فرا-مادون قرمز شوند .در میان این نانوساختارها، نقاط کوانتومی که الکترونها را در هر سه بعد محبوس می‌صکنند، خواص نوری ویژه‌صای دارند، بطوریکه آثار غیرخطی در آنها بسیار قوی‌صتر از مواد کپه‌صای می‌صباشد .علاوه بر این، فهمیدن پاسخ نوری نقاط کوانتومی با درنظر گرفتن جفت‌صشدگی اسپین-مدار در ادوات اپتو-اسپینترونیک و لیزرهای نقطه‌صی کوانتومی بسیار مهم می‌صباشد .در این رساله نقش جفت‌صشدگی اسپین-مدار راشبا بر روی ضریب جذب و تغییرات ضریب شکست خطی و غیرخطی نقطه‌صی کوانتومی با پتانسیل محبوس‌صسازی دیواره‌صی سخت واقع در میدان مغناطیسی بیرونی بررسی شده که معادلات ویژه مقداری مربوط به آن به صورت تحلیلی حل شده است .نتایج بدست آمده حاکی از حساس بودن خواص نوری نقطه‌صی‌ص کوانتومی به جفت‌صشدگی راشبا، میدان مغناطیسی بیرونی و اندازه‌صی نقطه می‌صباشد .بطوریکه با افزایش قدرت جفت‌صشدگی، بیشینه‌صی ضریب جذب به سمت طول موج‌صهای قرمز جابجا می‌صشود و میزان جذب کاهش می‌صیابد .سپس در حضور جفت‌صشدگی اسپین-مدار راشبا، نقش پارامترهای ناخالصی گؤسی از جمله طول میرایی، نوع و مکان ناخالصی در نقطه، بر روی خواص نوری نقطه‌صی کوانتومی با پتانسیل محبوس‌صسازی نوسانگر هماهنگ مطالعه شده است .نتایج نشان داده است که ضریب جذب و تغییرات ضریب شکست شدیدا به مکان ناخالصی در نقطه حساس هستند و به ازای یک فاصله‌صی معین می‌صتوان به بیشینه مقدار ضرایب دست یافت .همچنین با فاصله گرفتن ناخالصی از مرکز نقطه، خواص نوری به نوع پلاریزاسیون نور فرودی وابسته خواهند بود .علاوه بر این در حضور جفت‌صشدگی اسپین-مدار راشبا و ناخالصی، یکسوسازی نوری غیرخطی برای گذار از حالت پایه به اولین حالت برانگیخته و همچنین گذار به دومین حالت برانگیخته بررسی شده است .نتایج نشان داده است که برای ناخالصی واقع در مرکز نقطه‌صی کوانتومی، اعمال میدان الکتریکی برای غیر صفر بودن یکسوسازی نوری ضروری می‌صباشد .حال آنکه با فاصله گرفتن ناخالصی از مرکز نقطه‌صی کوانتومی، حتی بدون اعمال میدان الکتریکی بیرونی می‌صتوان به یکسوسازی نوری غیرخطی قابل توجهی دست یافت
The major contribution of modern condensed matter science has focused on human-made structures. In last sixty years, major developments in semiconductor technology, the construction of low-dimensional structures declined to disclose their quantum nature is possible. One of the current outstanding problems in physics of electronic devices is Dependence of electronic properties of artificial nanostructures on the spin. Construction of spin-based devices, including Spin switches, Spin processors and spin transistors need to learn more about spin and its relationship with electronic properties. The spin-related phenomenon are the key ingredient in the emerging field of spintronics. Among these phenomena, Rashba spin-orbit coupling mechanism in semiconductor heterostructures is important. The special properties of nanostructures could lead to interesting applications in optoelectronic devices such as infrared detectors and ultra-infrared amplifiers. Among of nanostructures, the quantum dots that confine electrons in all three spatial dimensions have particular optical properties. So that, they show large optical nonlinearities as compared to the bulk material. Moreover, the understanding of the optical response of quantum dots with spin-orbit coupling in quantum dot lasers and opto-spintronics devices is important. In this thesis, role of Rashba spin-orbit coupling on the linear and nonlinear absorption coefficient and refractive index changes of two-dimensional quantum dot with hard-wall confining potential subjected to external magnetic field has been investigated and its Hamiltonian equation has been solved analytically. The obtained results indicate the sensitivity of the optical properties of quantum dot on the Rashba coupling, external magnetic field and size of quantum dot. So that, resonance peaks of absorption coefficient red shifted when increasing the Rashba interaction strength. Then, in the presence of Rashba spin-orbit coupling, role of Gaussian impurity parameters such as decay length, type and position of impurities in quantum dot with parabolic confinement potential on the optical properties have been studied. The results show that absorption coefficient and refractive index changes are sensitive on position of impurity. Also absorption coefficients depend on light polarization; So that absorption coefficient has local maximum (minimum) for a given value of impurity position for Y-polarized (X-polarized) light. In addition in the presence of Rashba spin-orbit coupling and impurity, nonlinear optical rectification for transition from the ground state to the first excited state as well as the transition to the second excited state is investigated. The results show that for on-center impurity, to obtain a non-zero rectification an applied electric field is necessary. While for off-impurities, even without applying external electric field can be achieved significant nonlinear optical rectification
حسین پور، پری ناز
سلطانی‌والا، علی، استاد راهنما
بروستانی، جمال، استاد راهنما
شجاعی، سعید، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
