Manyetik alan içerisindeki küresel kuantum nokta yapıların elektronik enerji seviyelerinin hesaplanması
Calculation of electronic energy states of a spherical quantum dots inside magnetic field
Yazar: FATMA YILMAZER
Danışman: PROF. DR. YUSUF YAKAR
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, dış manyetik alanın varlığında ve yokluğunda küresel bir kuantum nokta yapının elektronik özellikleri incelendi. Kuantum nokta yapının sonlu ve sonsuz sınırlandırıcı potansiyele sahip olduğu göz önüne alınmıştır. R yarıçaplı GaAs/AlxGa1-xAs küresel kuantum nokta yapıda hidrojenik safsızlığın 1s, 2p, 3d ve 4f enerji seviyeleri ve dalga fonksiyonları Kuantum Genetik Algoritma(KGA) ve Hartree-Fock Roothaan (HFR) methodu kullanılarak hesaplanmıştır. Hesaplanan dalga fonsiyonları ve enerjileri kullanılarak, sonlu ve sonsuz sınırlandırıcı potansiyele sahip kuantum nokta yapının bağlanma enerjisi, nokta yarıçapı ve alüminyum katkılanma oranına bağlı olarak hesaplandı. Ayrıca bu çalışmada, dış manyetik alanın kuantum nokta yapının enerji seviyelerine ve bağlanma enerjilerine olan etkileri de incelenmiştir. Kuantum nokta yapının alt seviyeler arasındaki lineer Zeeman ve kuadratik Zeeman geçiş enerjileri nokta yarıçapının ve manyetik alanın fonksiyonu olarak hesaplandı. Hesaplamalardan manyetik alan, safsızlık yükü, nokta yarıçapı ve alüminyum katkılanma oranının, sistemin enerji seviyeleri Zeeman enerjileri üzerinde güçlü bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. Ayrıca, dış manyetik alan etkileri büyük nokta yarıçaplarında Zeeman seviyeleri arasındaki optiksel geçişleri güçlü bir şekilde etkilediği görülmüştür. Güçlü uzaysal sınırlandırmanın olduğu bölgelerde enerji seviyeleri manyetik alanın etkisinden çok az etkilenirken, orta sınırlandırmanın olduğu bölgelerde alanın sınırlandırma etkisi ile uzaysal sınırlandırma etkisinin yarıştığı ve zayıf sınırlandırma bölgesinde ise manyetik alan etkisinin daha güçlü olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, in existence and absence of an external magnetic field, the electronic properties of a spherical quantum dot were investigated. The quantum dot (QD) is assumed to have a finite and an infinite confining potential well. 1s, 2p, 3d and 4f energy levels and the wave functions of a hydrogenic impurity in GaAs/AlxGa1-xAs spherical quantum dot with radius R are calculated by the Quantum Genetic Algorithm (QGA) and Hartree-Fock Roothan (HFR) method. Based on the wave functions and energy states, the binding energy of the spherical QD is carried out as a function of dot radius and aluminium concentration ratio. In addition, we report a detailed theoretical investigation of the effect of an external magnetic field on the energy states and binding energies of a spherical quantum dot. The Linear Zeeman and quadratic Zeeman transition energies between subbands were computed as a function of dot radius and magnetic field. The results show that the magnetic field, impurity charge, dot radius and aluminium concentration ratio have a strong influence on the energy states and the Zeeman transitions. Besides, the results present that, in large dot radius, the external magnetic field affects strongly the optical transitions between Zeeman states. In the strong spatial confinement cases, energy level is relatively insensitive to the magnetic field, and electron spatial confinement prevails over magnetic confinement.