Delta Tipi Engel Potansiyeli Olan Kane Tipi Yarıiletkenlerde Elektronların Etkin g-çarpanı

Benzer belgeler
Kane Tipi Kuantum Halkalarında Elektronların Etkin g-çarpanı. Effective g-factor of Electrons in the Kane Type Quantum Rings

EĞİTİM BİLGİLERİ Süleyman Demirel Üniversitesi/ Fen Edebiyat Fakültesi/ Fizik Bölümü

A=18 Çekirdekleri için Nükleer Enerji Seviyelerinin Hesaplanması. Nuclear Energy Level Calculations for A = 18 Nuclei

LAZER ALANLARI ALTINDA KUANTUM KUYUSU ĐÇĐNDEKĐ YABANCI ATOMUN ĐNCELENMESĐ

Magnetic Materials. 7. Ders: Ferromanyetizma. Numan Akdoğan.

1 BEÜ./ÖĞR.İŞL FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ FİZİK BÖLÜMÜ BÖLÜM KODU : 3111 HAZIRLIK SINIFI

Birinci Mertebeden Adi Diferansiyel Denklemler

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: PHY 5110

1.ÜNİTE MODERN ATOM TEORİSİ -2.BÖLÜM- ATOMUN KUANTUM MODELİ

MANYETİK ALAN ALTINDAKİ İKİ BOYUTLU ELEKTRON GAZININ KİMYASAL POTANSİYELİ, ISI SIĞASI VE MANYETİZASYONU

BÖLÜM HARMONİK OSİLATÖR

Kuantum Mekaniğinin Varsayımları

EDUCATIONAL BACKGROUND

Kuantum Fiziği (PHYS 201) Ders Detayları

Bölüm 1: Lagrange Kuramı... 1

FİZ217 TİTREŞİMLER VE DALGALAR DERSİNİN 2. ARA SINAV SORU CEVAPLARI

SCHRÖDİNGER: Elektronun yeri (yörüngesi ve orbitali) birer dalga fonksiyonu olan n, l, m l olarak ifade edilen kuantum sayıları ile belirlenir.

BÖLÜM 25 HELYUM ATOMU

Karbon Benzeri Elementlerin Bazı Uyarılmış Seviyeleri İçin. İyonlaşma Potansiyellerinin Teorik Olarak Hesaplanması

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

ÇİFT PARABOLİK KUŞATMA ALTINDA KUANTUM SİSTEMİ ELEKTRONİK ENERJİ DÜZEYLERİ

ATOMUN KUANTUM MODELİ

Şekil 5-1 Frekans modülasyonunun gösterimi

Gamma Bozunumu

TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi. chem.libretexts.org

BÖLÜM 16 KUANTUM : AYRILABİLEN SİSTEMLER

Dijital Kontrol Sistemleri Prof.Dr. Ayhan Özdemir. Dengede bulunan kütle-yay sistemine uygulanan kuvvetin zamana göre değişimi aşağıda verilmiştir.

Tanımlar, Geometrik ve Matemetiksel Temeller. Yrd. Doç. Dr. Saygın ABDİKAN Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ. JDF329 Fotogrametri I Ders Notu

MASSACHUSETTS TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ Fizik Bölümü Fizik 8.04 Bahar 2006 SINAV 2 Salı, Mart 14, :00-12:30

Bölüm 8: Atomun Elektron Yapısı

FİZİK 4. Ders 10: Bir Boyutlu Schrödinger Denklemi

1. Sınıf I. YARIYIL Dersin Kodu Dersin Adı Kredisi AKTS. 1. Sınıf II. Yarıyıl Dersin Kodu Dersin Adı Kredisi AKTS

9.14 Burada u ile u r arasındaki açı ve v ile u θ arasındaki acının θ olduğu dikkate alınarak trigonometrik eşitliklerden; İfadeleri elde edilir.

1 BEÜ./ÖĞR.İŞL FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ FİZİK BÖLÜMÜ BÖLÜM KODU : 307 (TÜRKÇE PROGRAMI) HAZIRLIK SINIFI 01.

Bükülmüş Grafenin Elektronik Özellikleri. Electronic Properties of Buckled Graphene

Magnetic Materials. 11. Ders: Manyetik Anizotropi. Numan Akdoğan.

İleri Diferansiyel Denklemler

BÖLÜM 17 RİJİT ROTOR

İleri Diferansiyel Denklemler

AKIġKAN PARTĠKÜLLERĠNĠN KĠNEMATĠĞĠ

Uzayda iki doğrunun ortak dikme doğrusunun denklemi

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

Sistem Dinamiği. Bölüm 2- Dinamik Cevap ve Laplace Dönüşümü. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Quantum Theory-II. Dersin Kodu: PHY 5054

KİM-117 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü

Silindirik Kabuk Yapıların Burulmalı Titreşim Davranışının İncelenmesi

Kuantum Fiziğinin Gelişimi (Quantum Physics) 1900 den 1930 a

BÖLÜM 36 NÜKLEER MANYETİK REZONANS

Fizik Bölümü Öğretim Planı

6. HAFTA DERS NOTLARI İKTİSADİ MATEMATİK MİKRO EKONOMİK YAKLAŞIM. Yazan SAYIN SAN

Ön Söz. Şekil 1 Bu kitapta yer alan konu başlıkları. Parantezlerin içindeki rakamlar söz konusu konun bahsedildiği bölümleri

BÖLÜM 4 TEK SERBESTLİK DERECELİ SİSTEMLERİN HARMONİK OLARAK ZORLANMIŞ TİTREŞİMİ

TR RARE B -> VVY DECAY AND NEW PHYSICS EFFECTS

BÖLÜM 24 PAULI SPİN MATRİSLERİ

5.111 Ders Özeti #5. Ödev: Problem seti #2 (Oturum # 8 e kadar)

Geçiş olasılığımız (pertürbasyon teorisinde birinci mertebeden) c 1

2 1 fonksiyonu veriliyor. olacak şekilde ortalama değer teoremini sağlayacak bir c sayısının var olup olmadığını araştırınız. Eğer var ise bulunuz.

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

İleri Diferansiyel Denklemler

Geçen Derste. ρ için sınır şartları serinin bir yerde sona ermesini gerektirir Kuantum Fiziği Ders XXIII

T.C. KİLİS 7 ARALIK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİR İKİ VE ÜÇ BOYUTTA KUANTUM PSEUDODOT YAPILARI

Bugün için Okuma: Bölüm 1.5 (3. Baskıda 1.3), Bölüm 1.6 (3. Baskıda 1.4 )

İleri Diferansiyel Denklemler

KLASİK BULANIK MANTIK DENETLEYİCİ PROBLEMİ : INVERTED PENDULUM

<<<<<HABER VE DUYURU<<<<<

Sembolik Programlama1. Gün. Sembolik Programlama. 20 Eylül 2011

, bu vektörün uzay ekseni üzerindeki izdüşümüdür. Bunlar şu değerlere sahiptir:

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 SAYILAR 11 Bölüm 2 KÜMELER 31 Bölüm 3 FONKSİYONLAR

EPR STUDIES ON OCTAKIS (1-NAPHTHYL-METHYLTHIO) SUBSTITUTED PORPHYRAZINE DERIVATIVES

1 BEÜ./ÖĞR.İŞL. FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ FİZİK BÖLÜMÜ BÖLÜM KODU : 307 (TÜRKÇE PROGRAMI) HAZIRLIK SINIFI 01.Yarıyıl Dersleri

4.1 denklemine yakından bakalım. Tanımdan α = dω/dt olduğu bilinmektedir (ω açısal hız). O hâlde eğer cisme etki eden tork sıfır ise;

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

Öğr. Gör. Serkan AKSU

Birinci Mertebeden Diferansiyel Denklemler Edwards and Penney, Difarensiyel denklemler ve sınır değer problemleri (çeviri: Prof. Dr.

Dairesel Temellerde Taban Gerilmelerinin ve Kesit Zorlarının Hesabı

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ AKADEMİK ÖZGEÇMİŞ BELGESİ

ADATOM BOND DISSOCIATION IN THE COLLISION BETWEEN AN ADSORBED ADSORBED ATOM AND INCIDENT DIATOMIC MOLECULE: A CLASSICAL TRAJECTORY STUDY

Doç. Dr. Orhan BAYRAK

Diferansiyel denklemler uygulama soruları

Prof. Dr. Abdullah YILDIZ KİŞİSEL BİLGİLER: Adı Soyadı : Abdullah Yıldız Doğum Yeri : Kayseri/Yahyalı Doğum Tarihi: ÖĞRENİM DURUMU :

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Zamandan bağımsız pertürbasyon teorisi tartışmamızda bu noktaya kadar, sonuçlarımızın

Manyetik Malzemeler. Çalışma Soruları

İleri Diferansiyel Denklemler

Türev Uygulamaları ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Prof.Dr. Vakıf CAFEROV

ÇALIŞMA SORULARI TOPLAM TALEP I: MAL-HİZMET (IS) VE PARA (LM) PİYASALARI

FONKSİYONLARIN TABLO ŞEKLİNDE HESAPLANMASI

NORMAL ÖĞRETİM DERS PROGRAMI

Bölüm 3. Tek Serbestlik Dereceli Sistemlerin Zorlanmamış Titreşimi

İleri Diferansiyel Denklemler

d) x - y = 0 e) 5x -3y = 0 f) 4x -2y = 0 g) 2x +5y = 0

İstatistiksel Mekanik I

8.04 Kuantum Fiziği Ders X. Schrödinger denk. bir V(x) potansiyeli içinde bir boyutta bir parçacığın hareketini inceler.

Matematik I: Analiz und Lineer Cebir I Sömestr Ders Saati D 2 U 2 L 1 AKTS 6 Lisans/ Yüksek Lisans Lisans Dersin Kodu MAT 106 Sömestr 2

İleri Diferansiyel Denklemler

EŞİTLİK KISITLI TÜREVLİ YÖNTEMLER

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FİZİK ANABİLİM DALI EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI DERS KATALOĞU (YÜKSEK LİSANS)

ÖZGEÇMİŞ Tezsiz Yüksek Lisans, Eğitim Fakültesi, Fizik Öğretmenliği, Ankara Üniversitesi

İleri Diferansiyel Denklemler

Transkript:

Delta Tipi Engel Potansiyeli Olan Kane Tipi Yarıiletkenlerde Elektronların Etkin g-çarpanı Arif Babanlı 1,*, Deniz Türköz Altuğ 2 1 Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 32260, Isparta, Türkiye 2 Süleyman Demirel Üniversitesi, Hidrojen Teknolojileri Araştırma Uygulama Merkezi,32260, Isparta, Türkiye *Yazışılan yazar e-posta: arifbabanlı@sdu.edu.tr Alınış: 05 Mayıs 2014, Kabul: 18 Ağustos 2014 Özet: Bu çalışmada, delta tipi engel potansiyeline sahip olan Kane tipi yarıiletkenlerde elektronların etkin g-çarpanı hesaplanmıştır. Sabit dış magnetik alan z-ekseni doğrultusunda kabul edilerek, elektronların enerji spektrumları Kane modeline göre hesaplanmıştır. Etkin g-çarpanının, potansiyel engelinin şiddetine ve salınımların titreşim merkezine bağlı değişimi araştırılmıştır. Potansiyel engelinin şiddeti arttıkça elektronların etkin g-çarpanının arttığı ve salınımların denge noktasına bağlı olduğu görülmüştür. Anahtar kelimeler: Kane tipi yarıiletkenler, g-çarpan Effective g-factor of Electrons in the Kane Type Semiconductor which has Delta Type Potential Barrier Abstract: In this study, the effective g-factor of electrons has been calculated on Kane type semiconductors which have a delta-type potential barrier. Applied uniform magnetic field directed along the axis-z. The energy spectrum of the electrons has been investigated into the Kane model. The electron g-factor calculated as a function of the strength of potential barrier and the centre of magnetic oscillations. It has been seen that the effective g-value of electron increases with increasing Ω, also oscillations have been observed the dependence on the equilibrium position. Key words: Kane type semiconductors, g-factor 1.Giriş Serbest elektronların spin-yarılma faktörü olan Lande çarpanı (g=2), elektron hallarının magnetik alanı ile etkileşmesini karakterize eder. Yoğun madde fiziğinde elektron hallarının kristalin potansiyeli ile etkileşmesi elektronların etkin g- çarpanının değerini köklü biçimde değiştirir. Çeşitli yapılarda spin- yarılma çarpanı çok büyük pozitif değerler ve çok küçük negatif değerler alabilir.(yasak band aralığı geniş olan yarıiletkenlerde, GaAs için g=-0.44, yasak band aralığı küçük olan InSb için g= -50). Bu değerler ikinci mertebeden pertürbasyon teorisinin yardımı ile Rotun aldığı formülle uyuşur [1]. Nanokristallerde elektron hallarının örgü potansiyeli ile etkileşmesi sonucunda elektronların etkin g-çarpanını değişmesine [2,3,4] çalışmalarında incelenmiştir. Ivchenko [5,6] etkin g-çarpan teorisini süper örgülere ve kuantum kuyularına uygulayarak etkin g-çarpanın kuyunun enine bağlı değişmesini ve elektronlar için Zeeman etkisinin güçlü anizotropluğa sahip olduğunu göstermiştir. Spin yarılma çarpanının öğrenilmesi spin yarılmalarını ve spin rezonanslarını kontrol etmek, deneysel gözlemleri yorumlamak için yoğun madde fiziğinde büyük önem taşımaktadır. 132

A. Babanlı, D. Türköz Altuğ 2. Materyal ve Metot Bu çalışmada delta tipi potansiyel engeli olan Kane tipi yarıiletkenlerde elektronların etkin g-çarpanı teorik olarak hesaplanmıştır. z-ekseni boyunca yönelmiş dış magnetik alanda bir boyutlu Dirac delta potansiyel olan durumda Schrödinger denklemini yazalım. ( ( ) ) (1) Burada ; momentum operatörü, ; vektör potansiyeli, ; x-ekseninde delta potansiyelin konumunu belirtir, ; Pauli matrisinin z-bileşenidir, ; delta fonksiyonunun şiddetidir. Kane tipi yarıiletkenlerde etkin g-çarpan ve etkin kütle band parametreleri ile bağlantısı; (2) (3) gibidir [7]. Burada E g ; yasak band aralığı, ;spin-orbital yarılma, P; Kane parametresidir. Vektör potansiyeli seçersek ve dalga fonksiyonunu şeklinde yazarsak f(x) için ( ) (4) denklemini buluruz. Burada; (5) dır. Yeni değişkenine geçersek; (6) olur. Burada; (7) dır. Yeni değişkende (4) denklemi aşağıda yazıldığı gibidir: Burada; ( ) (8) 133

(9) eh dır. c serbest elektronlar için siklotron frekansıdır ve mc 0 (8) diferansiyel denkleminin çözümü; (10) (11) (12) şeklindedir. Burada Parabolik silindir fonksiyonudur [8]. noktasında dalga fonksiyonu sürekli ve birinci mertebeden türevi süreksiz olması şartından (13) (14) enerji spektrum denklemini buluruz. * + * + (15) Parabolik silindir fonksiyonları için Wronskiyan ifadesi aşağıdaki gibidir [8]. * + * + (16) Burada gibi boyutsuz parametre kabul edersek (15) denklemi aşağıdaki gibi olur. (17) durumu için Parabolik silindir fonksiyonu aşağıda yazıldığı gibidir [8]. * + (18) Bu ifadede (9) denklemini dikkate alarak elektronların enerji spektrumlarını bulmak için; * + (19) 134

A. Babanlı, D. Türköz Altuğ Denklemini elde ederiz. Bu denklemi verilen değerleri için çözerek yü buluruz. Bulunan değerleri (17) denkleminde yazarak enerji değerleri bulunur. Elektronların etkin g-çarpanını Zeeman yarılmasını kullanarak E E g( E) (20) H B hesaplanır. Burada E ve E elektronların enerjisinin uygun olarak spin yukarı ve spin aşağı yönündeki değerleridir. 3. Bulgular Şekil 1 de InSb tipli yarıiletkenlerde osilatörün titreşim merkezinin delta potansiyelin konumuna eşit olduğu durumda elektronların etkin g-çarpanının potansiyel engelin şiddetine bağlı değişimi taban durumu ve ilk uyarılmış durum için gösterilmiştir. Şekil 1. InSb tipli yarıiletkenlerde osilatörün titreşim merkezinin delta potansiyelin konumuna eşit olan durum elektronların etkin g-çarpanının potansiyel engelin şiddetine bağlı değişimi. Şekil 2 de potansiyel şiddetin sabit değerinde elektronların etkin g-çarpanın osilatörün titreşim merkezinin delta potansiyelin konumu arasındaki uzaklığa göre değişimi gösterilmiştir. 48.54 g 48.56 48.58 48.60 48.62 d 1 2 3 4 5 Şekil 2. Potansiyel şiddetin sabit değerinde elektronların etkin g-çarpanın osilatörün titreşim merkezinin delta potansiyelin konumu arasındaki uzaklığa göre değişimi 135

Hesaplamalar için aşağıdaki parametrelerden faydalanılmıştır. (InSb) E g =0.2368 ev, =0.810 ev, m 0 serbest elektronların etkin kütlesidir. 4. Sonuç ve Yorum Şekil 1 den görüldüğü gibi potansiyel engelin şiddeti arttıkça g-çarpanın değeri artarak tek duruma uygun değerlere yakınlaşır. Tek durumlara uygun Landau düzeyleri magnetik alanı hissetmemektedir [9]. Şekil 2 den görüldüğü gibi uyarılmış durumlara çıkıldıkça g-çarpan önce osilasyon yapıp, daha sonra azalarak sabit değere yakınlaşmaktadır. Teşekkür ve Bilgi Bu çalışma Adım Fizik Günleri III 2014 de sözlü olarak sunulmuştur. Kaynaklar [1] Roth L.M., Lax B., Zwerdling S., 1959. Theory of optical magneto-absorption effects in semiconductors, Physical Review, 114: 90-104. [2] Ivchenko E.L., 2005. Optical Spectroscopy of Semiconductor Nanostructures. Alpha Science International Ltd. Harrow, U.K., 427 p. [3] Ivchenko E.L., Kiselev A.A. and Willander M., 1997. Electronic g-factor in biased quantum wells, Solid State Communications, 102(5): 375-378. [4] Ivchenko E.L., Kocheereshko V.P., Uraltsev İ.N.,and Yakovlev D.R., 1992. In High Magnetic field in Semiconductor Physics, Ed.G.Landüer, Springer Series in Solid-state Science, 101:533. [5] Ивченко Е.Л., Киселев А. А., 1992. Электнонный g- фактор в квантовых ямах и сверхрешетках, ФТП, 26: 8. [6] Ивченко Е.Л., Киселев А.А., 1996. Электнонный g- фактор в квантовых проволоках и квантовых точках, Письма в ЖЕТФ, 67(1): 41-45. [7] Ivchenko E.L., G.E. Pikus, Superlattices and Other Heterostructures, Springer-Verlag, Tiergartenstrasse 17, Heidelberg, Germany, p. 367. [8] Abramowitz M., Stegun I.A., 1964. Handbook of Mathematica Function, New York: Dover, p. 1046. [9] Flügge S, 1994. Practical Quantum Mechanics, (Berlin: Springer). 287 Deniz Türköz Altuğ e-posta: denizturkoz@sdu.edu.tr 136