Effects of High Magnetic Field on the Energy Spectra of Two Donors in a Strained Zinc Blende Quantum Dot

Abstract

Досліджено електронні стани двох донорів у напруженій квантовій точці (КТ) під впливом сильного магнітного поля. Чисельні розрахунки проводяться з використанням варіаційного принципу в межах односмугового наближення ефективної маси за допомогою напруженості магнітного поля через енергозалежну ефективну масу. Дослідження проблеми донора в КТ є корисним інструментом для розуміння електронних і оптичних властивостей домішок. Виконано дослідження двох донорних домішок у низькорозмірних напівпровідникових структурах із і без магнітних полів. Для розрахунку, береться енергія зв'язку у сфалеритовій КТ. Наші дослідження включають ефект Зеємана у гамільтоніані. Індукована магнітним полем діамагнітна сприйнятливість двох донорів обчислюється як функція радіуса КТ. Здійснюється варіювання енергії зв'язку двох донорів як функції радіуса точок для різної напруженості магнітного поля з і без прикладеного поля. Результати показують, що енергія зв'язку зростає зі зменшенням радіуса точки, досягаючи максимального значення, а потім зменшується при зменшенні радіуса точки. Внесок діамагнітної сприйнятливості у донорську енергію зв'язку є мірою просторового розширення основного стану. Міждонорна відстань є мірою енергії кулонівської взаємодії двох донорних систем. Енергія кулонівської взаємодії помітна лише тоді, коли міждонорні відстані наближаються або менші, ніж ефективний радіус Бора. Наші результати показують, що сильне магнітне поле, радіус КТ та енергія кулонівської взаємодії мають значний вплив на електронні стани двох донорів у напруженій КТ. Результати здаються коректними і добре узгоджуються з іншими літературними даними.

The electronic states of two donors in a strained quantum dot (QD) under the influence of high magnetic field have been investigated. Numerical calculations are carried out using variational principle within the single band effective mass approximation by means of magnetic field strength through energy dependent effective mass. Studies on the donor problem in a QD are a useful tool for understanding the electronic and optical properties of impurities. The study of two donor impurities in low dimensional semiconductor structures with and without magnetic fields is performed. We will adopt to calculate the binding energy in zinc blende QD. Our investigations include Zeeman Effect in the Hamiltonian. The magnetic field induced diamagnetic susceptibility of two donors is computed as a function of QD radius. The variation of twodonor binding energy as a function of dot radius for different magnetic field strength applied with and without field is conducted. The results show that the binding energy increases with the decrease of dot radius, reaching a maximum value, and then decreases when the dot radius still decreases. The contribution of diamagnetic susceptibility to the donor binding energy is the measure of spatial extension of the ground state. The inter-donor distance is the measure of Coulomb interaction energy of the two donor systems. The Coulomb interaction energy is only appreciable when inter-donor distances approach nearby or lesser than the effective Bohr radius. Our results show that the high magnetic field, the QD radius and Coulombic interaction energy have a remarkable influence on the electronic states of two donors in a strained QD. The results seem good and in better agreement with other literatures.