КОЕФІЦІЄНТ МІЖПІДЗОННОГО ОПТИЧНОГО ПОГЛИНАННЯ КВАНТОВОЇ ТОЧКИ З АКЦЕПТОРНОЮ ДОМІШКОЮ В ПРИКЛАДЕНОМУ ЕЛЕКТРИЧНОМУ ПОЛІ

Автор(и)

  • Р. Я. Лешко Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка, кафедра фізики та інформаційних систем, Україна https://orcid.org/0000-0002-9072-164X
  • Г. Я. Бандура Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка, кафедра фізики та інформаційних систем, Україна https://orcid.org/0000-0001-6373-6216
  • І. В. Білинський Криворізький державний педагогічний університет, кафедра фізики та методики її навчання, Україна https://orcid.org/0000-0002-4221-9225
  • Я. Ю. Мельник Криворізький державний педагогічний університет, кафедра фізики та методики її навчання, Україна
  • М. В. Квик Криворізький державний педагогічний університет, кафедра фізики та методики її навчання, Україна

DOI:

https://doi.org/10.18524/1815-7459.2024.4.315282

Ключові слова:

акцепторна домішка, електричне поле, енергетичний спектр дірок, багатозонна діркова модель, розщеплення рівнів

Анотація

У роботі досліджено сферичну квантову точку (КТ) під впливом зовнішнього електричного поля. Застосовано багатозонну модель валентної зони. Проаналізовано вплив нецентральної акцепторної домішки, електричного поля та дисперсії розміру КТ на коефіцієнт поглинання при міжпідзонних переходах між дірковими станами. Результати показують, що електричне поле в поєднанні з нецентральною домішкою викликає появу двох чітких смуг поглинання, що відповідають різним магнітним квантовим числам. Інтенсивність смуг поглинання залежить від напрямку і напруженості електричного поля, причому значні відмінності спостерігаються між полями протилежної полярності. Важливо відзначити, що існує критична напруженість поля, яка відновлює виродження енергетичних рівнів, звужуючи широкосмуговий хвіст поглинання для систем з малими або великими розмірами дисперсії. Це дослідження спрямоване на покращення розуміння та оптимізацію оптичних властивостей наноматеріалів.

Посилання

Peter Y. Yu., Manuel Cardona. Fundamentals of Semiconductors. Physics and Materials Properties (Fourth Edition) 2010. Springer Heidelberg Dordrecht London New York. https://www.springer.com/gp/book/9783642007095

Carlo Lamberti. Characterization of Semiconductor Heterostructures and Nanostructures (2 edition). 2013. Elsevier. https://www.sciencedirect.com/book/9780444595515/characterization-of-semiconductor-heterostructures-and-nanostructures

Michael Shur, Elena Borovytska, Quantum Dots, World Scientific, 2002.

S. Schmitt-Rink, D. A. B. Miller, and D. S. Chemla, Theory of the linear and nonlinear optical properties of semiconductor microcrystallites, Phys. Rev. B35, 8113, 1987. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.35.8113

Amira R. Abdullah, et al. The doping effect on the linear and nonlinear optical behaviors of nickel oxide films for multiple optoelectronic applications, Micro and Nanostructures, 2024. https://doi.org/10.1016/j.micrna.2024.207785

Jian-Hui Yuan, Ni Chen, Zhi-Hai Zhang, Jing Su, Su-Fang Zhou, Xiao-ling Lu, Yong-Xiang Zhao. Energy spectra and the third-order nonlinear optical properties in GaAs/AlGaAs core/shell quantum dots with a hydrogenic impurity, Superlattices and Microstructures, 2016. Vol. 100. P. 957–967. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2016.10.068

E. B. Al, E. Kasapoglu, H. Sari, I. Sökmen, Optical properties of spherical quantum dot in the presence of donor impurity under the magnetic field, Physica B: Condensed Matter, Vol. 613, 15 July 2021, 412874. https://doi.org/10.1016/j.physb.2021.412874

Jia-Lin Zhu. Exact solutions for hydrogenic donor states in a spherically rectangular quantum well, Phys. Rev. B39, 1989. Vol. 39, No 12. P. 8780–8783. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.39.8780

Chun-Ching Yang, Li-Chi Liu, and Shih-Hsin Chang. Eigenstates and fine structure of a hydrogenic impurity in a spherical quantum dot, Phys. Rev. B, 1998. Vol. 58, No 4. P. 1954–1961. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.58.1954

V. A. Holovatsky, О. M. Voitsekhivska, M. Ya Yakhnevych The effect of magnetic field and donor impurity on electron spectrum in spherical core-shell quantum dot, Superlattices and Microstructures, 2018. Vol. 116. P. 9–16. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2018.02.006

V. A. Holovatsky, M. Ya. Yakhnevych, O. M. Voitsekhivska. Optical properties of GaAs/AlxGa1–xAs/GaAs quantum dot with off-central impurity driven by electric field, Condensed Matter Physics, 2018. Vol. 21, No 1. P. 13703: 1–9. https://10.5488/CMP.21.13703

Holovatsky, V., Chubrei, M., & Yurchenko, O. (2021). Impurity photoionization cross-section and intersubband optical absorption coefficient in multilayer spherical quantum dots, Physics and Chemistry of Solid State, 22(4), 630–637. https://doi.org/10.15330/pcss.22.4.630–637

V. I. Boichuk, I. V. Bilynskyi, R. Ya. Leshko, L. M. Turyanska. The effect of the polarization charges on the optical properties of a spherical quantum dot with an off-central hydrogenic impurity, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 2011. Vol. 44, No 2. P. 476–482. https://doi.org/10.1016/j.physe.2011.09.025

M. El Haouari, E. Feddi, F. Dujardin, R. L. Restrepo, M. E. Mora-Ramos, C. A. Duque. Polaronic effects on the off-center donor impurity in AlAs/GaAs/SiO2 spherical core/shell quantum dots, Superlattices and Microstructures, 2017. Vol. 111. P. 457–465. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2017.06.059

V. I. Boichuk, R. Ya. Leshko, D. S. Karpyn. Analysis of the effect of polarization traps and shallow impurities on the interlevel light absorption of quantum dots, Condensed Matter Physics, 2017. Vol. 20, No 4. P. 43704: 1–8. https://doi.org/10.5488/CMP.20.43704

Asmaa Ibral, Asmae Zouitine, El Mahdi Assaid, El Mustapha Feddi, Francis Dujardin, Ground state energy and wave function of an off-centre donor in spherical core/shell nanostructures: Dielectric mismatch and impurity position effects, Physica B: Condensed Matter, Vol. 449, 15 September 2014, P. 261–268. https://doi.org/10.1016/j.physb.2014.05.045

J. M. Luttinger and W. Kohn. Motion of Electrons and Holes in Perturbed Periodic Fields, Phys. Rev., 1955. Vol. 97, No 4, pp. 869–883. https://doi.org/10.1103/PhysRev.97.869

J. M. Luttinger. Quantum Theory of Cyclotron Resonance in Semiconductors: General Theory, Phys. Rev., 1956. Vol. 102, No 4, pp. 1030–1041. https://doi.org/10.1103/PhysRev.102.1030

A. Baldereshi and N. O. Lipari. Spherical Model of Shallow Acceptor States in Semiconductors, Phys. Rev. B, 1973. Vol. 8, No 6. pp. 2697–2709. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.8.2697

E. Menéndez-Proupin and C. Trallero-Giner. Electric-field and exciton structure in CdSe nanocrystals, Phys. Rev. B, 2003. Vol. 69, pp. 125336–125345. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.125336

V. I. Boichuk, R. Ya. Leshko, I. V. Bilynskyi, L. M. Turyanska. Off-central acceptor impurity in a spherical quantum dot, Condensed Matter Physics, 2012. Vol. 15, No 3, pp. 33702: 1–10. https://doi.org/10.5488/CMP.15.33702

I. V. Bilynskyi, R. Ya Leshko, H. O. Metsan, M. A. Slusarenko, Effect of electric field and acceptor position on the energy spectrum of GaAs/AlAs quantum dot, Physica B: Condensed Matter, Vol. 642, 2022. https://doi.org/10.1016/j.physb.2022.414106

A. Baldereshi and N. O. Lipari. Spherical Model of Shallow Acceptor States in Semiconductors, Phys. Rev. B, 1973. Vol. 8, No 6. pp. 2697–2709. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.8.2697

R. Ya. Leshko, I. V. Bilynskyi. The hole energy spectrum of an open spherical quantum dot within the multiband model, Physica E, 2019. Vol. 110, pp. 10–14. https://doi.org/10.1016/j.physe.2019.01.024

Vahdani M. R. K., Rezaei G., Phys. Lett. A, 2009, 373, 3079. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2009.06.042

Rezaei G., Vahdani M. R. K., Vaseghi B., Curr. Appl. Phys., 2011, 11, 176. https://doi.org/10.1016/j.cap.2010.07.002

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-27

Номер

Том 21 № 4 (2024)

Розділ

Фізичні, хімічні та інші явища, на основі яких можуть бути створені сенсори

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Авторське право переходить Видавцю.