نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دکترا، گروه آموزشی فیزیک،‌ دانشگاه فرهنگیان، تهران،‌ ایران.

2 استاد، گروه فتونیک، پژوهشکده فیزیک و ستاره‌شناسی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

چکیده

افزایش روزافزون کاربرد ساختارهای نیتریدی گروه III در ابزارهای الکترواپتیکی و همچنین توسعه مطالعات پیرامون ساختارهای نورگسیل و خواص نوری این ابزارها از جمله لیزرها، فتودیودها و آشکارسازها، موجبات علاقه‌مندی شدید دانشمندان در این حوزه را فراهم ساخته است. از آنجایی که در برخی موارد اندازه قطر نانوسیم برای مشاهده اثرات محدودسازی کوانتومی مناسب نبوده است؛ لذا ترکیباتی از چاه‌های کوانتومی ناشی از ساختارهای متفاوت رشد و لایه نشانی درون نانوسیم‌ها معروف به ساختار هیبریدی مورد توجه قرار گرفتند. این چاه‌های کوانتومی به طور مستقیم روی وجوه نانوسیم‌ها یا در امتداد محور تشکیل می‌شوند و چینش مناسب را برای ایجاد اثرات محدودیت کوانتومی ایجاد می‌کنند. در این مقاله یک راه حل عددی مناسب برای محاسبه دقیق ساختار باندی، توابع موج، چگالی احتمال حاملین و نحوه‌ توزیع آن و طیف لومینسانس ناشی از گسیل خودبه‌خودی در اثر اعمال آلایش در این سیستم تعریف می‌شود. همچنین در این مقاله اثرات قطبش در محاسبات نظری بر اساس اطلاعات ساختاری نانوسیم‌های نیم‌رسانای هیبریدی AlGaN/GaN به دو صورت دیسک کوانتمی و هسته پوسته بررسی شده و تاثیر آن در لومینسانس گسیلی محاسبه شده است که با نمونه‌های پرکاربرد تجربی قابل مقایسه است. محاسبات عددی انجام شده بر اساس حل خودسازگار شرودینگر و پواسون همراه با توضیح چگونگی حرکت ذرات و احتمال توزیع آنها است که از نظر دقت در مقایسه با کارهای مشابه، بسیار خوب است.

کلیدواژه‌ها

[1] S.L. Chung, Physics of Photonic Devices WILEY. Inc.. Hoboken. New Jersey, 2009, ISBN 978-0-470-29319-5
[10] D. O. Olawale, O. O. I. Okoli, R. S. Fontenot, W. A. Hollerman, Triboluminescence Theory, Synthesis, and Application, Springer, 2016, ISBN 9783319388410.
[11] A. J.Bard, Electrogenerated Chemiluminescence, American Chemical Society, 2005, ISBN 0-8247-5347-X
[12] A. J. Bard, L. R. Faulkner, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2nd Edition, Wiley, 2001, ISBN 9780471043720.
[13] A. Bertoni, M. Royo, F. Mahawish, G. Goldoni, Electron and hole gas in modulation-doped GaAs/AlGaAs radial heterojunctions, Phys. Rev. B. 84 (2011) 205323. doi:10.1103/PhysRevB-.84.205323.
[14] B. Valer, Molecular Fluorescence Principles and Applications, 2nd Edition, (2012) 32, ISBN: 978-3-527-32837-6.
[15] J. Jadczak, P. Plochocka, A. Mitioglu, I. Breslavetz, M. Royo, A. Bertoni, et al., Unintentional High-Density p-Type Modulation Doping of a GaAs/AlAs Core–Multishell Nanowire, Nano Lett. 14 (2014) 2807–2814. doi:10.1021/nl500818k.
[16] N. K. Shinde, S. J. Dhoble, H.C. Swart, K. Park, Basic Mechanisms of Photoluminescence, Phosphate Phosphors for Solid-State Lighting (2012), 41-59, ISBN: 978-3-642-34312-4
[17] A. Alkauskas, J. L. Lyons, D. Steiauf, C. Van, First-Principles Calculations of Luminescence Spectrum Line Shapes for Defects in semiconductor: The Example of GaN and Zno, Phys. Rev. Lett. 109, 267401 (2012), doi: 10.1103/PhysRevLett.109.267401
[18] P. Harrison, Quantum Wells, Wires and Dots, WILEY 2nd ed., UK, 2005, ISBN 978-0-470-01079-2.
[19] M. Bryan, L. Francois, Q. Li, G.T. Wang, Nanoscale Effects on Heterojunction Electron Gases in GaN / AlGaN, Nano Lett. (2011) 3074–3079. doi:10.1021/nl200981x.
[2] Namvari, E., Shojaei, S., Asgari, A. The Study of Electronic Structure and Luminescence Spectrum of Core-Multi Shell Semiconductor Nano Wire. Quarterly Journal of Optoelectronic, 2017; 1(4): 53-58.
[20] M. Behpour, M. Golestaneh, E. Honarmand, Luminescence spectroscopy, Jangal, Javedaneh, 1387, ISBN 9789642573783.
[21] M. Kalafi, A. , Asgari, The behavior of two-dimensional electron gas in GaN/AlGaN/GaN heterostructures with very thin AlGaN barriers, Phys. E. 19 (2003) 321–327. doi:10.1016/S1386-9477(03)00377-1.
[22] M. Royo, A. Bertoni, G. Goldoni, Landau levels, edge states, and magnetoconductance in GaAs/AlGaAs core-shell nanowires, Phys. Rev. B. 87 (2013) 115316. doi:10.1103/PhysRevB. 87.115316.
[23] E. Namvari, S. Shojaei, A. Asgari, Luminescence Emission from Al0.3 Ga0.7 N/GaN Multi Quantum Disc core/shell Nanowire: Numerical approach, Phys. E Low-Dimensional Syst. Nanostructures. 93 (2017) 132–142. doi:10.1016/j.physe.2017.06.002
[24] E. Namvari, S. Shojaei, A. Asgari, Luminescence Emission from Nonpolar Al0.3Ga0.7N/GaN Core-shell and core-multi-shell Nanowires, superlattice and microstructures, 112(2017), 118-127
[3] J. Ristic, C. Rivera, E. Calleja, A. Cario, Carrier-confinement effects in nanocolumnar GaNAlxGa1−xN quantum disks grown by molecular-beam epitaxy, Physical Review B 72(8), 2005, doi: 10.1103/PhysRevB.72.085330.
[4] M. Tchernycheva, C. Sartel, G. Cirlin, L. Travers, G. Patriarche, J.-C. Harmand, et al., Growth of GaN free-standing nanowires by plasma-assisted molecular beam epitaxy: structural and optical characterization, Nanotechnology. 18 (2007) 385306. doi:10.1088/0957-4484/18/38/385306.
[5] G. Jacopin, F.H. Julien, F. Furtmayr, et al., Photoluminescence polarization properties of single GaN nanowires containing AlxGa1−x/GaN quantum discs, Phys. Rev. B. 81 (2010) 45411. doi:10.1103/PhysRevB.81.045411.
[6] G. Jacopin, L. Rigutti, J. Teubert, F.H. Julien, F. Furtmayr, P. Komininou, et al., Optical properties of GaN-based nanowires containing a single Al0:14Ga0:86N/GaN quantum disc, Nanotechnology. 24 (2013) 125201. doi:10.1088/0957-4484/24/12/125201.
[7] U. Mishra, J. Singh, Semiconductor device physics and design, 2007. doi:10.1007/978-1-4020-6481-4.
[8] H. Morkoc, Handbook of Nitride Semiconductors and Devices, Volume 1, Materials Properties, Physics and Growth, 2009, ISBN: 978-3-527-62846-9.
[9] P.K. Basu, Theory of optical processes in Semiconductors, Oxford Science Publication, United Sttate, 1997, ISBN 0-19-851788-2.
[25] M. Mata, X. Zhou, F.Furtmayr, A review of MBE grown 0D, 1D and 2D quantum structures in a nanowire, Journal of Materials Chemistry C, 2013(1), 4300-4312, doi: 10.1039/c3tc30556b.