Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Երկմասնիկային և բազմամասնիկային երևույթների ուսումնասիրությունը գնդային և աքսիալ համաչափություններով քվանտային կետերում

Ղալթաղչյան, Հայկ Ցոլակի (2016) Երկմասնիկային և բազմամասնիկային երևույթների ուսումնասիրությունը գնդային և աքսիալ համաչափություններով քվանտային կետերում. PhD thesis, ԵՊՀ.

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (11Mb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (989Kb) | Preview

      Abstract

      Квантовые точки (КТ) являются полупроводниковыми наноструктурами, в которых наиболее ярко выражены эффекты размерного квантования [1-3]. Это обстоятельство позволяет достаточно гибким образом управлять спектром энергии носителей заряда в таких системах, путем изменения размеров и геометрии КТ. Данное обстоятельство дает возможность рассматривать КТ как многообещающие кандидаты для элементной базы полупроводниковых устройств нового поколения [4-5]. Помимо чисто прикладного, КТ имеют также важное академическое значение. В таких системах можно экспериментально проверить важнейшие положения квантовой механики, которые изначально были сформулированы в рамках исключительно теоретических моделей. Ярким примером сказанного является задача о поведении электрона в сферически-симметричной КТ, которая является аналогом точно решаемой задачи сферически-симметричной квантовой ямы [6]. Важнейшей задачей описания физических процессов, происходящих в КТ, является построение правильной математической модели КТ. Так как поведение частиц в КТ описывается в рамках нерелятивистской квантовой механики, то возникает необходимость построения соответствующего шредингерского гамильтониана изучаемой системы, в котором должны отражаться с одной стороны геометрия КТ, а с другой физико-химические особенности состава КТ и окружающей ее среды. С точки зрения математического описания, наиболее удобными системами являются КТ со сферической симметрией [7,8]. В подобных системах в уравнении Шредингера переменные разделяются не только в случае одночастичного приближения, но и в случае когда в геометрическом центре КТ расположена примесь. Примесные состояния в сферических КТ исследованы во многих работах. При этом наряду с одноэлектронными примесными состояниями в КТ могут реализоваться также двухэлектронные примесные состояния [9-12]. Такие системы значительно отличаются от одноэлектронных, так как здесь существенную роль начинают играть спиновые эффекты. Характерной особенностью двухэлектронных систем является наличие обменного взаимодействия между этими электронами. Это чисто квантовый эффект, и можно показать, что со временем электроны обмениваются состояниями. При этом, указанное время определяется обменным интегралом [12]. В этой связи возникает интерес изучить обменные эффекты в двухэлектронной примесной системе, локализованной в сферической КТ, так как меняя радиус КТ можно управлять обменным интегралом и, следовательно, временем обмена состояниями между электронами. Քվանտային կետերը (ՔԿ) հանդիսանում են կիսահաղորդչային նանոկառուցվածքների այն յուրահատուկ դասը, որոնցում չափային քվանտացման երևույթներն արտահայտված են առավել ցայտուն կերպով: Այդ հանգամանքը թույլ է տալիս բավականաչափ ճկուն կերպով իրականացնել լիցքակիրների սպեկտրի կառավարումը տարբեր չափերի և երկրաչափությունների ՔԿ-երում: ՔԿ-երում ընթացող ֆիզիկական պրոցեսները նկարագրելու համար չափազանց կարևոր խնդիր է հանդիսանում ուսումնասիրվող համակարգի ճիշտ վերլուծական մոդելի կառուցումը:Ներկայացվող ատենախոսությունը նվիրված է գնդային և աքսիալ համաչափություններով քվանտային կետերում (ՔԿ) երկմասնիկային և բազմամասնիկային համակարգերի էլեկտրոնային, օպտիկական և մագնիսական հատկությունների ուսումնասիրությանը։ Մասնավորապես, ուսումնասիրվել են գնդային և գլանային ՔԿ-երը, ինչպես նաև ուժեղ ձգված էլիպսարդային ՔԿ-ը (ՈւՁԷՔԿ) և գլանային նանոշերտը։Խոտորումների տեսության շրջանակներում ուսումնասիրվել է պարաբոլական սահմանափակող պոտենցիալով գնդային ՔԿ-ում տեղայնացված երկէլեկտրոնային խառնուկի էներգիական մակարդակների որոշման խնդիրը։ Հելիումի ատոմի տեսության նմանությամբ հաշվվել են տրիպլետ և սինգլետ վիճակների էներգիաները։ Սպինը հաշվի է առնվել Ռասըլ-Սաունդերսի մոտավորությամբ։ Արդյունքները համեմատվել են Հայզենբերգի անորոշությունների առնչության հիման կատարված գնահատականի հետ, և ցույց է տրվել, որ ստացված արդյունքները միմյանց հետ լավ համաձայնեցված են։ ՈՒսումնասիվել է պարաբոլական ՔԿ-ում տեղայնացված երկէլեկտրոնային խառնուկային համակարգում էլեկտրոնների միջև վիճակների փոխանակման ժամանակի կախվածությունը ՔԿ-ի շառավղից։ Ցույց է տրվել, որ ՔԿ-ի շառավղի աճին զուգընթաց այդ ժամանակն աճում է, սակայն ունի հագեցող բնույթ, քանի որ մեծ շառավիղների դեպքում պատերի ազդեցությունը դառնում է աննշան, և համակարգը վերածվում է զանգվածեղ կիսահաղորդչում գտնվող երկէլեկտրոնային խառնուկի։ The quantum dots (QDs) are the unique class of semiconductor nanostructures, in which quantum confinement effects are expressed most brightly. This allows to control the energy spectrum of charge carriers in QD more flexible by changing the size and the geometry of QD. It is important to notice, that in such systems it is possible to experimentally check the basics of quantum mechanics which have initially been formulated within exclusively theoretical models. For example, the problem of the electron behavior in spherical QD is the analog of precisely solvable spherically symmetric quantum well problem. The most important task when describing the physical processes in the QDs is the creation of the correct mathematical model of considered system. As the behavior of particles in QD are described within the nonrelativistic quantum mechanics, there is a need to create the corresponding Schrodinger Hamiltonian of the system, where the geometry of QD need to be considered on the one hand, and physical and chemical properties of QD and its surrounding environment components on the other. The presented dissertation is devoted to the investigation of electronic, optical and magnetic properties of two-particle and multi-particle systems in the quantum dots (QD) with spherical and axial symmetries. Particularly, have been investigated spherical and cylindrical QDs, strongly prolate ellipsoidal QD (SPEQD) and cylindrical nanolayer. In the framework of perturbation theory studied the problem of two-electron impurity levels in the spherical QD with the parabolic confinement potential. Similar to the theory of Helium atom, calculated the energies of the triplet and singlet states. Spin is carried out in the Russell-Saunders approximation. The results are compared with the estimation of energy calculated within the framework of Heisenberg uncertainty relations, and have been shown that the results are very consistent. The electrons state exchange time dependence on QD radius in the spherical QD with parabolic confinement was investigated. It has been shown that with the increase of QD radius, this time, has also been increased, but has a saturating character, as the wall impact becomes insignificant at large radii and the system has turned into the two-electron impurity in a bulk semiconductor.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Исследование двухчастичных и многочастичных эффектов в квантовых точках со сферической и аксиальной симметриями.
      Uncontrolled Keywords: Калтахчян Айк Цолакович, Ghaltaghchyan H. T.
      Subjects: Physics
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 21 Oct 2016 10:45
      Last Modified: 21 Oct 2016 10:45
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3654

      Actions (login required)

      View Item