Elektrik ve manyetik alan etkisinde plazma ortamında iki elektronlu Gaussian kuantum noktasının optiksel özellikleri
Optical specifications of two-electron Gaussian quantum dot embedded in plasma environment under the electric and magnetic field
Yazar: KADİR KILIÇ
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA KEMAL BAHAR
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, daha genel üstel perdelenmiş Coulomb (İngilizcesi, MGECSC) potansiyeli ile modellenen Debye ve kuantum plazma ortamlarında gömülü ve dış elektrik ve manyetik alanın etkisi altındaki, GaAs/GaAlAs heteroyapısı ile oluşturulan Gaussian potansiyeli kuşatmalı iki elektronlu kuantum noktasının (İEGKN) toplam refraktif indeks değişimleri (TRİD) ve toplam soğurma katsayıları (TSK) kuramsal olarak incelenmiştir. Kuantum noktasının altband spektrumu ve elektronik dalga fonksiyonlarını elde etmek için dalga denklemi Runge-Kutta-Fehlberg metodu kullanılarak etkin kütle yaklaşıklığı dahilinde çözülmüştür. İEGKN'nin doğrusal olmayan optiksel cevabı iteratif method dahilinde "compact-density-matrix" formalizmi kullanılarak elde edilmiştir. Dış alanların zayıf ve güçlü rejimlerinde hem Debye hem de kuantum plazma ortamlarının etkisi göz önüne alınmış ve çalışma boyunca kıyaslanmıştır. Dış elektrik alanın, dış manyetik alanın, kuantum noktası genişliğinin, bariyer yüksekliğinin ve plazma perdelemesinin dolasıyla plazma sıcaklığı ve parçacık yoğunluğunun TRİD ve TSK rezonans frekansları ve genlikleri üzerine etkileri analiz edilmiştir. Bu analizin yanı sıra yukarıda bahsedilen etkileri modelleyen parametrelerin birbirlerine alternatifliği de açıklanmıştır. Plazmasız bir ortamda da TRİD ve TSK incelemesi yapılarak plazmalı ortamların plazmasız ortamlara kıyasla işlevi daha net bir şekilde ortaya konulmuştur. Bütün bu incelemeler sayesinde, İEGKN'nın TRİD ve TSK karakterleri için optimumluğunun plazma kullanımı ile nasıl ve hangi aralıklarda (gelen foton frekansı açısından) sağlanacağı ve dış alan ve geometrik kuşatmaya hangi durumlarda alternatif olacağı açıklanmıştır.

Abstract:
We investigate theoretically the total refractive index changes (TRICs) and the total absorption coefficients (TACs) of two-electron Gaussian quantum dot (TEGQD) including Gaussian potential confinement generated by GaAs/GaAlAs heterostructure, embedded in Debye and quantum plasma environments modeled by the more general exponential cosine screened Coulomb (MGECSC) potential, under the influence of the external electric and magnetic field. The wave equation is solved within the framework of the effective mass approach by using Runge-Kutta-Fehlberg method in order to the subband spectra and the electronic wave functions of TEGQD. Nonlinear optical response of TEGQD is obtained through the "compact-density-matrix" formalism within the iterative method. The effects of both Debye and quantum plasma environments in the strong and weak regimes of the external fields are taken into consideration, comparing throughout the study. The potents of the external electric field, the external magnetic field, the quantum dot width, the barrier height, and the plasma screening on TRICs and TACs resonant frequencies and amplitudes are analysed. In addition to this analyse, the alternative to each other of parameters that model above mentioned effects is also elucidated. TRICs and TACs analyse are carried out in a plasma-free environment, and thus the function of environments with plasma compared to that without plasma is better explained. Thanks to all these reviews, it is elucidated how to and at what ranges perform in terms of the incident photon energy of TEGQD's optimum for TRICs and TACs characters by using plasma, and in which cases it will be an alternative to the external field and geometrical encompassing.