خواص الكتروني مولكول دو اتمي با حلقه كوانتومي سه بعدي

Electronic properties of di-atomic molecule with a tri-dimensional quantum ring

متن در اين مقاله يك مدل براي مولكول دو اتمي ارائه شده است. اين مولكول از دو حلقه كوانتمي سه بعدي با پهنا و ارتفاع كاملايكسان كه هر كدام شامل يك الكترون درون حلقه و يك ناخالصي بخشنده يونيزه شده در مركز حلقه مي باشد تشكيل شده است. اين حلقه ها داراي محور يكساني بوده و در راستاي محور به هم جفت شده اند.معادله سرودينگر را با در نظر گرفتن تقارن استوانه اي براي مولكول و استفاده از الگوريتم تكراري آرنولدي و روش تفاوت محدودي دو بعدي به صورت عددي حل مي كنيم و ويژه توابع و ويژه انرژيها را با در نظر گرفتن اصل طرد محاسبه مي كنيم. نتايج نشان مي دهد براي فواصل دور حلقه ها، انرژي حالت هاي اسپيني يگانه و سه گانه بسيار به هم نزديك است كه ناشي از جايگزيدگي هر الكترون در حلقه مخصوص خود و عدم اشغال الكترونها در يك مكان مي باشد . وقتي كه فاصله ها بين حلقه ها كاهش مي يابد شاهد جفت شدگي حلقه ها و تونل زني الكترونها خواهيم بود كه باعث جدايي حالت هايي اسپيني يگانه و سه گانه و تشكيل اربيتال مولكولي مي شود. همچنين با محاسبه انرژي حالت پايه ي الكترون به صورت تابعي از فاصله دو حلقه، نشان داده مي شود كه به ازاي فاصله اي خاص بين حلقه ها شاهد پايينترين انرژي حالت پايه براي الكترون مي باشيم و افزايش يا كاهش بيشتر اين فاصله سبب افزايش انرژي حالت پايه مي شود كه اين فاصله ها همان فاصله تعادلي در اين مولكول مصنوعي مي باشد.

In this paper, a diatomic artificial molecule is modeled by a vertically coupled double quantum ring. Including two electrons and ionized donors in each individual ring. The axes of quantum rings are same axis direction and have cylindrical symmetry. The Schrodinger equation is solved numerically by employing the two-dimensional finite difference method and the iterative Arnoldi factorization algorithm. It is found that for large inter-ring distance due to the localization of electrons in the individual rings .the spin-singlet and triplet states are nearly degenerate and approximately have same energy .By decreasing the inter-ring distance due to the tunneling of electrons. The spin-singlet and triplet states are separated and molecular-like states formed. It is also found that the ground state energy of the molecule increases when inter-ring distance decreases or increases sufficiently and has a minimum value in equilibrium distance.