مطالعه ی انرژی بستگی در نانوساختارهای نیمه رسانا
چکیده
به طور کلی مواد به دو گروه عمده ی رسانا و نارسانا تقسیم می شوند، ولی در واقع گروهی دیگر از مواد نیز وجود دارند که در این دسته بندی قرار نمی گیرند، این مواد ممکن است تحت شرایطی جریان الکتریکی را عبور داده و در شرایط دیگری ( بسته به دما و ولتاژ اعمال شده ) آن را عبور ندهند، از این رو به آنها نیمه رسانا می گویند.از نیمه رساناها برای ساخت قطعاتی مانند دیود، ترانزیستور، تریستور، آی سی و ... استفاده می شود. ظهور نیمه رساناها در علم الکترونیک انقلاب عظیمی را در این علم، ایجاد کرده که اختراع رایانه یکی از دستاوردهای این انقلاب است.با افزودن ناخالصی به نیمه رسانا می توان مقاومت آنها را کاهش داد، که در این پایان نامه انرژی بستگی نیمه رسانای گالیم ارسنیک با ناخالصی آلمونیم را مورد بررسی قرار می دهیم.در بخش نخست انرژی بستگی جعبه ی کوانتومی با جرم موثر ثابت و جرم موثر وابسته به مکان را محاسبه می کنیم. در این حالت یکبار نقطه در پتانسیل متناهی و بار دیگر در پتانسیل نامتناهی در نظر گرفته شده است.با توجه به نتایج به دست آمده ونمودارهای ترسیم شده ی انرژی بستگی بر حسب طول جعبه، واضح است که وقتی سیستم در پتانسیل متناهی در نظر گرفته می شود در داخل جعبه، با افزایش طول جعبه انرژی افزایش می یابد تا به یک مقدار بیشینه می رسد. در این حالت، طول جعبه همان شعاع اتم بوهر است]، پس از آن با افزایش طول جعبه، انرژی به سرعت افت می کند تا جایی که در شعاع های زیاد، تغییر محسوسی در مقدار انرژی دیده نمی شود. کاهش مقدار انرژی در خارج سد، به خاطر این است که به دلیل پدیده ی تونل زنی ذره آزاد شده و تابع موج گسترده می شود و در نتیجه انرژی لازم برای جدا کردن الکترون کاهش می یابد.در بخش های بعد با همین روش انرژی بستگی یک نقطه ی کوانتومی کروی را محاسبه کردیم که نتایج این بخش نیز با نقطه ی کوانتومی مکعبی یکسان است و سپس در فصل بعد یک سیم کوانتومی شیاری را در پتانسیل متناهی و نامتناهی در نظر گرفتیم که نتایج نشان می دهد که انرژی بستگی تابعی از عرض سیم و غلظت ناخالصی است.