Переріз фотоіонізації домішки та коефіцієнт міжпідзонного поглинання світла в багатошарових сферичних квантових точоках

Abstract

У рамках наближення ефективної маси досліджено енергетичний спектр, хвильові функції та енергії зв’язку електрона з іоном донорної домішки, розміщеним в центрі багатошарової сферичної квантової точки (БСКТ), що складається з ядра (GaAs) та двох сферичних оболонок (AlxGa1-xAs та GaAs). На основі точних хвильових функцій електрона, які виражаються через кулонівські функції першого та другого роду, розраховано спектральні залежності перерізу фотоіонізації домішки (ПФД) та коефіцієнта міжпідзонного поглинання (КМП) за різних геометричних розмірів наноструктури. Показано, що внаслідок зменшення ширини зовнішньої потенціальної ями змінюється локалізація електрона в наносистемі, що суттєво впливає на енергію зв’язку електрона з домішкою, переріз фотоіонізації та коефіцієнт міжпідзонного поглинання. Положення піка ПФД, пов’язаного з квантовим переходом електрона з основного стану в стан 1p0, зміщується в область вищих енергій і зменшується його висота. Водночас зростає висота піків ПФД, що пов’язані з квантовими переходами у більш збуджені стани (2p0, 3p0). Наявність домішки та зміна розмірів БСКТ суттєво впливає на коефіцієнт міжпідзонного поглинання. Зменшення ширини зовнішньої потенціальної ями БСКТ у відсутності домішки приводить до монотонного збільшення КМП через перший збуджений стан, а у випадку наявності центральної домішки зростає поглинання через стани з більшими енергіями. Отримані результати дають можливість передбачити особливості впливу магнітного поля на оптичні властивості БСКТ з двома потенціальними ямами.