بررسی خواص نوری نقاط کوانتومی در حضور میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از روابط عمومی ستاد نانو، در طول دهه گذشته پیشرفت قابل توجهی در روش‌های ساخت نانوساختارهای نیمه رسانا و هموار کردن راه به سوی اجرای پدیده‌های نوری مربوطه به دست آمده است. خواص نوری نانوساختارهای نیمه هادی طیف گسترده‌ای از کاربردهای بالقوه را در ساخت دستگاه‌های الکترونیک دارا هستند.

دکتر سعید شجاعی، مجری این طرح، در اشاره به اهمیت این مواد عنوان کرد: «نقاط کوانتومی به دلیل ساختار الکترونیکی منحصربه فرد، خواص نوری ویژه و جالبی از خود نشان می‌دهند؛ به طوریکه گزینه‌های بسیار مناسبی جهت استفاده در نسل جدید تجهیزات اپتوالکترونیکی هستند».

در این پژوهش، به بررسی خواص نوری نانوساختارهای نیمه‌رسانای نقاط کوانتومی پرداخته شده و اثر اندازه و جنس نقطه کوانتومی بر این خواص مورد مطالعه قرار گرفته است.

شجاعی در ادامه عنوان کرد: «در واقع تلاش ما بر این بود تا با کمک اعمال میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی خارجی و انجام شبیه‌سازی‌های مربوطه به درکی عمیق از نحوه کنترل خواص نوری نقاط کوانتومی و در نتیجه بهبود عملکرد افزاره‌های متشکل از این سامانه‌ها دست یابیم».

شناخت خواص نوری خطی و غیر خطی نقاط کوانتومی در ساخت تقویت کننده‌های لیزری مادون قرمز، آشکارسازهای نوری و مدولاتورهای الکترواپتیکی فوق سریع کاربرد دارد.

به گفته این محقق، در این طرح یک نقطه کوانتومی مدل به شکل کروی در نظر گرفته شده و تأثیر همزمان میدان الکتریکی و مغناطیسی خارجی و همچنین برهمکنش الکترون-حفره (اثر اکسیتونی) بر ترازهای انرژی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با بهره‌گیری از قوانین حاکم بر مکانیک کوانتومی و استفاده از ماتریس چگالی، ضریب همسوسازی نوری همراه با اثر برهمکنش الکترون-حفره محاسبه شده است. پس از آن اثر جنس و اندازه نقطه کوانتومی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است.

وی در پایان گفت: «نتایج محاسبات و مدل‌سازی‌ها نشان داد که با افزایش اندازه نقطه کوانتومی، انرژی جفت الکترون-حفره (اکسیتون) کاهش می‌یابد. از طرفی، ضریب همسوسازی به عنوان عامل غیرخطی، با افزایش محدودیت کوانتومی، کاهش اندازه، کاهش یافته و دچار جابجایی آبی می‌شود. اما میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی بر خلاف هم عمل می‌کنند؛ به طوریکه اثر هم را خنثی کرده و یک عامل کنترل‌ کننده پدیده نوری غیر خطی در افزاره‌های متشکل از نقاط کوانتومی است.»

نتایج این تحقیقات حاصل همکاری دکتر سعید شجاعی، عضو هیئت علمی دانشگاه تبریز و دکتر رضا صفری است.