Hệ số hấp thụ quang trong chấm lượng tử có thế năng điều hòa
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Bài báo tập trung nghiên cứu hệ số hấp thụ quang học (OAC) trong chấm lượng tử hình cầu (SQD) vật liệu GaAs dưới tác động của thế giam giữ điều hòa. Bằng cách áp dụng phương pháp Nikiforov-Uvarov (NU), phương trình Schrödinger được giải để thu được các biểu thức giải tích tường minh cho hàm sóng và phổ năng lượng của electron. Dựa trên lý thuyết nhiễu loạn phụ thuộc thời gian bậc một, biểu thức tổng quát của OAC cho cả chuyển mức nội vùng (intra-band) và liên vùng (inter-band) đã được thiết lập. Các kết quả tính toán số và đồ thị bằng phần mềm Mathematica cho thấy OAC phụ thuộc mạnh mẽ vào các tham số vật lý của hệ. Cụ thể, khi bán kính chấm () tăng, cường độ hấp thụ cực đại giảm đáng kể do sự thay đổi mức độ khu trú của hàm sóng. Ngược lại, nhiệt độ (T) tăng dẫn đến sự gia tăng cường độ hấp thụ theo phân bố Fermi-Dirac. Đặc biệt, các đỉnh hấp thụ chỉ xuất hiện khi thỏa mãn quy tắc chọn lọc Δℓ=±1. Kết quả cũng chỉ ra rằng các chuyển mức liên vùng xảy ra ở vùng năng lượng cao hơn và có cường độ lớn hơn hàng chục lần so với chuyển mức nội vùng. Những phát hiện này cung cấp cơ sở lý thuyết quan trọng cho việc thiết kế và tối ưu hóa các thiết bị quang điện tử hiện đại như laser chấm lượng tử, cảm biến và pin mặt trời hiệu suất cao.
Từ khóa
Chấm lượng tử hình cầu (SQD), hệ số hấp thụ quang học (OAC), phương pháp Nikiforov-Uvarov (NU), thế giam giữ điều hòa
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
Al-Douri, Y., Khan, M. M., & Jennings, J. R. (2023). Synthesis and optical properties of II–VI semiconductor quantum dots: a review. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 34(11), 993. https://doi.org/10.1007/s10854-023-10435-5
Bich, T. N., Hoa, L. T., & Phuc, H. V. (2025). Optical absorption coefficient in quantum dot with Kratzer potential. Laser Physics, 35(11), 115901. https://doi.org/10.1088/1555-6611/ae1947
Çakır, B., Yakar, Y., & Özmen, A. (2012). Refractive index changes and absorption coefficients in a spherical quantum dot with parabolic potential. Journal of Luminescence, 132(10), 2659-2664. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2012.03.065
Chen, M., Lu, L., Yu, H., Li, C., & Zhao, N. (2021). Integration of Colloidal Quantum Dots with Photonic Structures for Optoelectronic and Optical Devices. Advanced Science, 8(18), 2101560. https://doi.org/10.1002/advs.202101560
Chistyakov, A. A., Zvaigzne, M. A., Nikitenko, V. R., Tameev, A. R., Martynov, I. L., & Prezhdo, O. V. (2017). Optoelectronic Properties of Semiconductor Quantum Dot Solids for Photovoltaic Applications. The Journal of Physical Chemistry Letters, 8(17), 4129-4139. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b00671
Goel, N., Kushwaha, A., Raj, M., A, A., Chaurasiya, R., Shinde, N. B., Pradhan, A., & Upadhyay, R. K. (2025). Growth of single-crystalline 2D materials for advanced quantum sensing devices. Applied Physics Reviews, 12(3). https://doi.org/10.1063/5.0232976
Hoa, L. T., Hieu, N. N., Bich, T. N., Hoa, V. T., & Phuc, H. V. (2026). Excited-state optical absorption in modified Kratzer–ring-shaped quantum dots. Physica B: Condensed Matter, 730, 418495. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.physb.2026.418495
Klimov, V. I., Schwarz, C. J., McBranch, D. W., Leatherdale, C. A., & Bawendi, M. G. (1999). Ultrafast dynamics of inter- and intraband transitions in semiconductor nanocrystals: Implications for quantum-dot lasers. Physical Review B, 60(4), R2177-R2180. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.60.R2177
Li, E. H. (2000). Material parameters of InGaAsP and InAlGaAs systems for use in quantum well structures at low and room temperatures. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 5(4), 215-273. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/S1386-9477(99)00262-3
Luque, A., Martí, A., Mellor, A., Fuertes Marrón, D., Tobías, I., & Antolín, E. (2013). Absorption coefficient for the intraband transitions in quantum dot materials. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 21(4), 658-667. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/pip.1250
Phong, T. C., Bich, T. N., & Phuc, H. V. (2026). Intra- and inter-band optical absorption in spherical quantum dots under inversely quadratic Hellmann potential. Physics Letters A, 567, 131211. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.physleta.2025.131211
Phuc, H. V. (2026a). Excited-states optical transitions in Hartmann quantum dots. Applied Physics A, 132(6), 478. https://doi.org/10.1007/s00339-026-09663-3
Phuc, H. V. (2026b). Intra- and inter-band optical absorption from excited states in inversely quadratic Hellmann-ring-shaped quantum dots. Communications in Theoretical Physics, 78(8), 085701. https://doi.org/10.1088/1572-9494/ae64c9
Sargent, E. H. (2008). Solar Cells, Photodetectors, and Optical Sources from Infrared Colloidal Quantum Dots. Advanced Materials, 20(20), 3958-3964. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/adma.200801153
Tan, T., Jiang, X., Wang, C., Yao, B., & Zhang, H. (2020). 2D Material Optoelectronics for Information Functional Device Applications: Status and Challenges. Advanced Science, 7(11), 2000058. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/advs.202000058
Ugajin, R. (1996). Magneto-optics in a square-well quantum dot. Physical Review B, 53(11), 6963-6966. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.53.6963
Wehrenberg, B. L., Wang, C., & Guyot-Sionnest, P. (2002). Interband and Intraband Optical Studies of PbSe Colloidal Quantum Dots. The Journal of Physical Chemistry B, 106(41), 10634-10640. https://doi.org/10.1021/jp021187e
Wu, J., Chen, S., Seeds, A., & Liu, H. (2015). Quantum dot optoelectronic devices: lasers, photodetectors and solar cells. Journal of Physics D: Applied Physics, 48(36), 363001. https://doi.org/10.1088/0022-3727/48/36/363001
Yoffe, A. D. (2001). Semiconductor quantum dots and related systems: Electronic, optical, luminescence and related properties of low dimensional systems. Advances in Physics, 50(1), 1-208. https://doi.org/10.1080/00018730010006608
Zhang, Z. Y., Hogg, R. A., Lv, X. Q., & Wang, Z. G. (2010). Self-assembled quantum-dot superluminescent light-emitting diodes. Advances in Optics and Photonics, 2(2), 201-228. https://doi.org/10.1364/AOP.2.000201