Magnetooptical properties of semiconductor quantum structures

Abstract

Název práce: Magnetooptické vlastnosti polovodičových kvantových struktur Autor: Štěpán Uxa Katedra: Fyzikální ústav Univerzity Karlovy Vedoucí diplomové práce: doc. RNDr. Roman Grill, CSc. E-mail vedoucího: grill@karlov.mff.cuni.cz Abstrakt: V této teoretické práci je představena podrobná studie optických vlastností excitonů v dvojitých kvantových jamách umístěných v magnetickém a electrickém poli. Vycházejíce ze známých Luttingerových vztahů popisujících reálnou strukturu valečního pásu polovodičových sloučenin typu III-V, rozvinuli jsme efektivní způsob řešení Schrödin- gerovy rovnice pro coulombicky vázaný pár elektron-díra tvořící exciton. Odvozené vzta- hy byly ilustrovány na odpovídajících obrázcích, dávajíce nám možnost lépe porozumět efektům vnějších polí na studovaný systém. Byly spočteny disperzní relace, posun energe- tických hladin v elektrickém poli, absorpční a luminiscenční spektra i rozložení nábojové hustoty, a dosažené výsledky byly podrobně diskutovány. Klíčová slova: exciton, dvojitá kvantová jáma, vázané kvantové jámy, Luttingerův (-Kohnův) hamiltonián, míchání stavů ve valenčním pásu

Title: Magnetooptical Properties of Semiconductor Quantum Structures Author: Štěpán Uxa Department: Institute of Physics of Charles University Supervisor: Assoc. Prof. Roman Grill, PhD Supervisor's e-mail address: grill@karlov.mff.cuni.cz Abstract: In this theoretical work, a detailed study of optical properties of excitons in double quantum wells subject to magnetic and electric fields is presented. Starting from the well-known Luttinger formulae describing the real valence-band structure of III-V semi- conductor compounds, we developed an efficient way to solve the Schrödinger equation of a coulombically-bound pair electron-hole forming an exciton. Derived formulae were illus- trated on relevant figures, giving us an opportunity to better understand the effects of external fields on the studied system. Dispersion relations, the shift of energy levels in an electric field, absorption and photoluminescence spectra, and charge density distribution were calculated and achieved results were discussed in detail. Keywords: exciton, double quantum well, coupled quantum wells, Luttinger (-Kohn) hamiltonian, valence-subband mixing