بهبود گسیل خودبه‌خودی و بهرۀ مادی از نقطۀ کوانتمی CdSe/CdS

جابر, جمال; کاظم, غدیر

doi:10.47176/ijpr.22.3.61501

بهبود گسیل خودبه‌خودی و بهرۀ مادی از نقطۀ کوانتمی CdSe/CdS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

جمال جابر

غدیر کاظم

گروه فیزیک، دانشکده آموزش، دانشگاه القادسیه، دیوانیه، عراق

https://doi.org/10.47176/ijpr.22.3.61501

چکیده

این مطالعه به بررسی بهرۀ مادی و گسیل خودبه‌خودی بهبودیافته نقاط کوانتمی (QD) CdSe(1-x)S(x)/ZnS و CdSe(1-x)S(x)/ZnO می‌پردازد. نقاط کوانتمی سلنید کادمیوم (CdSe)، لایۀ مرطوب سولفید کادمیوم (CdS)، و لایه‌های حائل اکسید روی (ZnO) و سولفید روی (ZnS) برای دستیابی به QDs نیمه هادی با ناحیۀ فعال (B) مورد بررسی قرار گرفتند. ترازهای انرژی و هم‌ترازی نواری بین لایه‌ها با استفاده از مدل قرص کوانتمی پیش‌بینی شد. بهره برای مدهای الکتریکی (TE) و مغناطیسی (TM) عرضی در ساختارهای QD با در نظر گرفتن عناصر ماتریس تکانه تخمین زده می‌شود. کسر مولی (x) و سهم مواد حائل (ZnO و ZnS) در افزایش بهره و گسیل خود‌به‌خودی در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. هنگامی که ZnS به عنوان یک لایۀ حائل استفاده می‌شود، گسیل خود‌به‌خودی برابر با 1019×75/11 (eV.sec.cm3)-1 در x ~ 0.69 و طول موج 324 نانومتر به دست می‌آید و بهرۀ مادی بیشترین مقادیر cm-2 104×67/5 برای مد TM و cm-2 107×74/3 برای مد TE را دارد. در حالتی که لایۀ حائل ZnO باشد، در 44/0 x ~ و طول موج 365 نانومتر، گسیل خودبه‌خودی 1019×97/2 (eV.sec.cm3)-1 می‌شود و بیشترین مقدار بهره cm-2 104×11/2 برای مد TM و cm-2 10۵×24/1 برای مد TE است.

کلیدواژه‌ها

نقطه کوانتمی

گسیل خود‌به‌خودی

بهرۀ مادی

لایۀ مانع

موضوعات

نظری

عنوان مقاله English

Enhancement of spontaneous emission and material gain from CdSe/CdS quantum dot

نویسندگان English

Jamal Jabir

Ghadeer Kadhim

Physics Department ,College of Education , University of Al-Qadisiyah , Diwaniyah , Iraq

چکیده English

This study looks at the material gain and enhanced spontaneous emission of CdSe(1-x)S(x)/ZnS and CdSe(1-x)S(x)/ZnO quantum dot (QD) structures. (remove dot) cadmium selenide (CdSe) QDs, cadmium sulfide (CdS) wetting layer (WL), zinc oxide (ZnO) and zinc sulfide (ZnS) as a barrier layers were investigated to achieve QDs semiconductor with active region (B). The energy levels and band alignment between layers are predicted using the quantum disk model. Gain is an estimation for the transverse electric (TE) and magnetic (TM) modes in QDs structures, taking into consideration the momentum matrix element. The mole-fraction (x) and contributions of the barriers (ZnO and ZnS) material in enhanced gain and spontaneous emission were investigated in this manuscript. When ZnS is used as a barrier material, the spontaneous emission is found to be 11.75×10^19 (eV.sec.cm^3 )^(-1) at x~0.69 and wavelength 324 nm, and the material gain has maximum values of order 5.671×10^4 cm^(-2) for TM and 3.743×10^7for TE modes, respectively. Whenever the barrier is changed to ZnO, the results are different; at x~0.438 and wavelength 365 nm, the spontaneous emission becomes 2.965×10^19 (eV.sec.cm^3 )^(-1) and the gain has maximum values of order 2.118×10^4 cm^(-2) for TM and 1.242×10^5 cm^(-2)for TE mode.

کلیدواژه‌ها English

quantum dot

Spontaneous emission

Material gain

Wet layer

Barrier

J Jamal, M Sabah, and A Amin, Phys. Conf. Ser. 1234 (2019) 012019.
J Kim and S L Chuang, IEEE J. Quantum Electron 42 (2006) 9.
B Al-Nashy, S Razzaghi, M Al-Musawi, S Rasooli, and A Amin, Results in Physics 7 (2017).
D Tahseen, A M Samir, and A Amin, Opt.57 (2018).
D Tahseen, A M Samir, and A Amin, Micro Nano Lett. 13 (2018).
M Al-Mossawi, A Al-Shatravi, and A Al-Khursan, Insciences J. 2 (2012) 2.
A Al-Shatravi, B Al-Nashy, and A Al-Khursan, Journal of Optical Communications (2020).
J Jamal, M Sabah, and A Al-Khursan, Plasmonics 14 (2019).
M Albaladejo, C Elizabeth, D Koch, L Yanxiu, A Rogach, and Y Vaynzof, Energy Mater 11 (2021) 12.
H Chen, H Cheng, and H Hong, IEEE Photonics Technology Letters 18 (2006) 1.
N Bajwa, N Mehra, K Jain, and N Jain, Biotechnol 44 (2015) 3.
L Vandersypen and M Eriksson, Physics Today 72 (2019) 8.
L Yitan, W Lin, W Cuncun, L Chang, Y Chen, L Hong, J Jun, and M Liangmo, Mater. Chem. A 2 (2014).
O Olusola, O Echendu, and I Dharmadasa, Journal of Materials Science: Materials in Electronics 26 (2015).
P Chauhan, A Patel, S Narayan, J Prasad, C Sumesh, G Solanki, K Patel, S Soni, P Jha, V Pathak, and V Patel, Journal of Alloys and Compounds 862 (2020).
S Hussain, M Iqbal, A Khan, M Khan, G Mehboob, S Ajmal, M Ashfaq, G Mehboob, M Ahmed, S Khisro, C Li, R Chikwenze, and S Ezugwu, Chem. 9 (2021).
K Sediq, ARO 9 (2021) 2.
J Llusar, J Planelles, and J Climente, The Journal of Physical Chemistry C 123 (2019) 34.
A Erin, J Monique, A Jasmin, and K Aswini, A Potential Sensing Platform 1 (2021).
H Asano and T Omata, AIP Advances 7 (2017).