Kuantum noktalarının uyarılmış durum çözümlerinde geçiş enerjilerinin hesaplanması
Calculation of transition energies in excited state solutions of quantum dots
Yazar: UĞUR SOYKAN
Danışman: DOÇ. DR. ALİ İHSAN MEŞE
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Son zamanlarda teknolojideki hızlı gelişmeler sayesinde nanometre(nm) ölçekli iki boyutlu (kuantum kuyuları), tek boyutlu (kuantum telleri) ve sıfır boyutlu (kuantum noktaları) kuantum mekaniksel sistemler olarak tanımlanan düşük boyutlu yapıların üretilmesi mümkün hale gelmiştir. Düşük boyutlu yapıların, transistör, sensör, lazer, ve fotodedektör yapımında kullanılması gibi geniş bir uygulama alanı bulunmaktadır. Bu yapıların geliştirilmesi, anlaşılması ve kontrol edilmesi, nanoteknoloji ve malzeme bilimi alanlarında teknolojik yenilikler için kritik öneme sahip olacaktır. Bununla birlikte, düşük boyutlu yapıların optik ve elektronik özelliklerinin belirlenmesinde kuantum geçiş enerjileri önemli bir rol oynar. Kuantum geçiş enerjileri, bir kuantum sisteminde, bir parçacığın bir enerji seviyesinden başka bir enerji seviyesine geçişi sırasında gereksinim duyduğu veya saldığı enerjiyi ifade eder. Bu geçişler, kuantum mekaniğinin temel ilkeleri tarafından tanımlanır ve enerji seviyeleri arasındaki fark, geçiş enerjisini belirler. 
Bu nedenle çalışmanın temel amacı, etkin kütle yaklaşıklığı altında, küresel kuantum noktasında, taban durum (1s) ve uyarılmış durum(1p) için sistemin hamiltonyeni, subband ve yabancı atom dalga fonksiyonlarını tanımlamak ve bağlanma enerjilerini varyasyon yöntemi kullanılarak bulmaktır. Taban ve uyarılmış durum bağlanma enerjileri farkı olarak tanımlanan geçiş enerjileri kuantum noktanın yarıçapına bağlı değişimi farklı alüminyum konsatrasyonu ve sıcaklık değerleri için hesaplanmıştır. Subband ve impurity geçiş enerjilerinin alüminyum konsantrasyonu ve sıcaklık ile ilişkisini ortaya koyması planlanan bu çalışma, benzer sistemler üzerine yapılacak deneysel ve teorik çalışmalara kaynak oluşturacaktır.

Abstract:
Recently, thanks to rapid developments in technology, it has become possible to produce low-dimensional structures defined as nanometer (nm) scale two-dimensional (quantum wells), one-dimensional (quantum wires) and zero-dimensional (quantum dots) quantum mechanical systems. Low-dimensional structures have a wide range of applications, such as their use in the construction of transistors, sensors, lasers and photodetectors. Developing, understanding and controlling these structures will be critical for technological innovations in the fields of nanotechnology and materials science. However, quantum transition energies play an important role in determining the optical and electronic properties of low-dimensional structures. Quantum transition energies express the energy required or released by a particle during its transition from one energy level to another in a quantum system. These transitions are described by the fundamental principles of quantum mechanics, and the difference between the energy levels determines the transition energy.
Therefore, the main purpose of the study is to define the hamiltonian, subband and impurity atom wave functions of the system for the ground state (1s) and excited state (1p) in the spherical quantum dot under the effective mass approximation and to find the binding energies using the variation method. Transition energies, defined as the difference between ground and excited state binding energies, depending on the radius of the quantum dot, were calculated for different aluminum concentrations and temperature values. This study, which is planned to reveal the relationship between subband and impurity transition energies with aluminum concentration and temperature, will be a source for experimental and theoretical studies on similar systems.