بررسي محاسباتي اثر تفاوت جرم الكترون و حفره بر ممان دوقطبي الكتريكي اكسيتون در نقطۀ كوانتومي مخروطي

Computational Investigation of Effect of Different Masses of Electron and Hole on Dielectric Moment of Exciton in a Conic Quantum Dot

در مقالۀ حاضر، توابع موج اكسيتوني و ممان دوقطبي الكتريكي مربوط به آنها در يك نقطۀ كوانتومي مخروطي با قاعدۀ كروي به صورت عددي محاسبه مي‌شود. براي انجام محاسبات از يك كد رايانه‌اي استفاده مي‌شود كه نويسندگان براي حل معادلۀ شرودينگر بر اساس روش اختلالي ”برهمكنش پيكربندي“ تدوين كرده‌اند. نتايج محاسبات نشان مي‌دهد كه اگر جرم مؤثر الكترون و حفره با هم برابر باشد آنگاه ممان دوقطبي اكسيتون براي تمام ويژه‌حالت‌هاي اكسيتوني مساوي با صفر خواهد بود. از طرف ديگر، وقتي كه جرم الكترون و حفره متفاوت باشد اكسيتون داراي قطبش الكتريكي خواهد شد. در وضعيتي كه جرم الكترون بيشتر از جرم حفره است جهت اين ممان به سمت رأس مخروط است و هنگامي كه جرم الكترون كمتر شود جهت آن وارون مي‌شود. از اين يافته چنين بر مي‌آيد كه اختلاف جرم الكترون و حفره در نقاط كوانتومي فاقد مركز تقارن (در اينجا مخروطي) باعث ايجاد قطبش الكتريكي ذاتي در اكسيتون خواهد شد.

The excitonic wave-functions and dipole moments in a conic quantum dot with spherical base are numerically calculated. To perform the computations, a computer code, developed by the authors to solve Schrodinger equation based on the perturbation method of “configuration interaction”, is used. The results show that if the effective masses of electron and hole are equal, then exciton dipole moment of all excitonic eigen-states will be equal to zero. On the other hand, the exciton will have dipole moment when the masses of electron and hole are different. When the electron mass is larger than that of hole, the moment orientation is directed towards the cone apex and when the electron mass become smaller the direction is inverted. From this finding it is revealed that difference of electron and hole masses in quantum dots lacking inversion center (here a conic one) causes an intrinsic electrical polarization in the confined exciton