Influence of Coulomb and Exchange Interactions on Optical Properties of Semiconductor Quantum Dots
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
1999
Department
Major/Subject
Laskennallinen tekniikka
Mcode
S-114
Degree programme
Language
en
Pages
78
Series
Abstract
Tässä diplomityössä käsitellään jännityksen aiheuttamien kvanttipisterakenteiden mallintamista. Mallinnus jakaantuu kolmeen pääosaan. 1. Jännitysjakauman laskeminen rakenteessa, 2. Deformaatiopotentiaalin laskeminen jännitysjakaumasta ja 3. Elektronirakenteen ratkaiseminen Schrödingerin yhtälöstä. Jännitysjakauma laskettiin elastisuusteoriaan perustuen käyttämällä elementtimenetelmää. Rakenteen malleina käytettiin sylinterisymmetristä 2D mallia sekä todellista 3D mallia. Sinkkivälkehilan pietsosähköistä ilmiötä tutkittiin laskemalla pietsosähköinen varaustiheys ja vastaava sähköstaattinen potentiaali. Deformaatiopotentiaali laskettiin käyttämällä Pikus-Bir:n deformaatiopotentiaaliteoriaa. Elektronirakennelaskut perustuvat verhokäyräaaltofunktiomalliin, jolla voidaan kuvata jännityksestä ja heteroliitoksista johtuvat vyörakenteen muutokset. Elektronirakennelaskut tehtiin ensin yksihiukkasapproksimaatiossa. Johtovyölle käytettiin efektiivisen massan mallia ja valenssivyölle neljän vyön Luttinger-Kohn Hamiltonia. Luminesenssienergiat laskettiin magneettikentillä 0T - 40T ja niitä verrattiin kokeellisiin tuloksiin. Suurilla magneettikentillä yksihiukkasapproksimaation havaittiin yliarvioivan luminesenssienergioiden diamagneettisen siirtymän. Elektroni-elektroni, elektroni-aukko ja aukko-aukko vuorovaikutuksia tutkittiin Hartree-Fock approksimaatiolla. Luminesenssienergiat laskettiin tapauksissa, joissa kvanttipisteeseen on loukkuuntunut 6 ja 8 elekroni-aukkoparia. Coulomb- ja vaihtovuorovaikutuksen havaittiin pienentävän diamagneettista siirtymää 20 meV:lla 40T magneettikentässä. Hartree-Fock approksimaatiolla lasketut luminesenssienergiat olivat hyvässä sopusoinnussa kokeellisten tulosten kanssa. Energia-aukon renormalisaatioefektiä, joka on havaittu aikaisemmin kvanttikaivon luminesenssienergioille, ei laskemaan Hartree-Fock mallin avulla.Description
Supervisor
Tulkki, JukkaKeywords
quantum dot, envelope wavefunction, bandstructure, Hartree-Fock, photoluminescence, magnetoluminescence, kvanttipiste, verhokäyräaaltofunktio, vyörakenne, fotoluminesenssi, magnetoluminesenssi