Please use this identifier to cite or link to this item: https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/83403
Or use following links to share this resource in social networks: Recommend this item
Title Spectral Parameters of an Exciton in Double Semiconductor Quantum Rings in an Electric Field
Other Titles Спектральні параметри екситона в подвійних напівпровідникових квантових кільцях в електричному полі
Authors Makhanets, O.M.
Gutsul, V.I.
Koziarskyi, I.P.
Kuchak, A.I.
ORCID
Keywords нанокільце
екситон
енергетичний спектр
інтенсивність
електричне поле
nanoring
exciton
energy spectrum
intensity
electric field
Type Article
Date of Issue 2021
URI https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/83403
Publisher Sumy State University
License In Copyright
Citation O.M. Makhanets, V.I. Gutsul, I.P. Koziarskyi, A.I. Kuchak, J. Nano- Electron. Phys. 13 No 2, 02024 (2021). DOI: https://doi.org/10.21272/jnep.13(2).02024
Abstract Досліджено вплив однорідного електричного поля на енергетичний спектр екситона та інтенсивності міжзонних квантових переходів у подвійних напівпровідникових (GaAs/AlxGa1 – xAs) циліндричних квантових кільцях. Вважаючи, що сталі гратки і діелектричні проникності елементів наносистеми слабко відрізняються між собою, для розрахунку спектрів електрона і дірки використовується модель ефективних мас і прямокутних потенціалів. Відповідні стаціонарні рівняння Шредінгера для невзаємодіючих між собою електрона і дірки за відсутності електричного поля розв’язуються аналітично точно. Радіальні хвильові функції отримуються у вигляді лінійної комбінації функцій Бесселя, Неймана та модифікованих функцій Бесселя. Стаціонарні рівняння Шредінгера для квазічастинок за наявності електричного поля аналітично не розв’язуються. Для їх наближеного розв’язку невідомі хвильові функції шукаються у вигляді розкладу за повним набором циліндрично-симетричних хвильових функцій, а енергія електрона чи дірки знаходиться із розв’язування відповідного секулярного рівняння. Оскільки енергія взаємодії між електроном і діркою набагато менша, ніж сума розмірноквантованих енергій відповідних квазічастинок, то енергія зв’язку екситона знаходиться з використанням теорії збурень. Проаналізовано залежності енергій електрона, дірки й екситона від величини напруженості електричного поля. Показано, що електричне поле суттєво впливає на локалізацію квазічастинок у системі подвійних нанокілець. При цьому як енергії електрона, дірки й екситона, так й інтенсивності міжзонних квантових переходів немонотонно залежать від величини напруженості електричного поля.
The influence of a homogeneous electric field on the exciton energy spectrum and the intensity of interband quantum transitions in double semiconductor (GaAs/AlxGa1 – xAs) cylindrical quantum rings has been studied. Assuming that the lattice constant and the dielectric constant of the nanosystem elements differ slightly from each other, a model of effective masses and rectangular potentials is used to calculate the electron and hole spectra. The corresponding stationary Schrödinger equations for non-interacting electrons and holes in the absence of an electric field are solved analytically exactly. Radial wave functions are obtained as a linear combination of the Bessel, Neumann and modified Bessel functions. The stationary Schrödinger equations for quasiparticles in the presence of an electric field are not analytically solved. For their approximate solution, the unknown wave functions are sought in the form of an expansion over a complete set of cylindrically symmetric wave functions, and the energy of an electron or a hole is found from the solution of the corresponding secular equation. Since the interaction energy between an electron and a hole is much less than the sum of the size-quantized energies of the corresponding quasiparticles, the exciton binding energy is found using perturbation theory. The dependences of the energies of an electron, a hole, and an exciton on the magnitude of the electric field strength are analyzed. It is shown that the electric field significantly affects the localization of quasiparticles in the system of double nanorings. In this case, both the energies of an electron, a hole, and an exciton and the intensities of interband quantum transitions nonmonotonically depend on the magnitude of the electric field strength.
Appears in Collections: Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)

Views

Germany Germany
50677
Greece Greece
1
India India
800
Ireland Ireland
6826
Japan Japan
1
Lithuania Lithuania
1
Turkey Turkey
1
Ukraine Ukraine
415521
United Kingdom United Kingdom
171656
United States United States
4416657
Unknown Country Unknown Country
5477907
Vietnam Vietnam
245

Downloads

Algeria Algeria
1
Australia Australia
5477908
Canada Canada
1
China China
3355407
France France
1
Germany Germany
1232907
Indonesia Indonesia
1
Ireland Ireland
13650
Lithuania Lithuania
1
Morocco Morocco
1
Romania Romania
1
South Korea South Korea
1
Switzerland Switzerland
1
Tunisia Tunisia
1
Turkey Turkey
415518
Ukraine Ukraine
1232907
United Kingdom United Kingdom
5477907
United States United States
5477909
Unknown Country Unknown Country
4416656
Vietnam Vietnam
1

Files

File Size Format Downloads
Makhanets_jnep_2_2021.pdf 440.78 kB Adobe PDF 27100780

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.