Artículo de revista
Adjustment of Terahertz Properties Assigned to the First Lowest Transition of (D+, X) Excitonic Complex in a Single Spherical Quantum Dot Using Temperature and Pressure
Ajuste de las propiedades de terahercios asignadas a la primera transición más baja del complejo excitónico (D+, X) en un solo punto cuántico esférico usando temperatura y presión
Registro en:
2076-3417
10.3390/app11135969
TH8RP
WOS:000672351100001
Autor
Aghoutane, Noreddine
Perez, Laura M.
Tiutiunnyk, Anton
Laroze, David
Baskoutas, Sotirios
Dujardin, Francis
El Fatimy, Abdelouahad
El-Yadri, Mohamed
Feddi, El Mustapha
Institución
Resumen
This theoretical study is devoted to the effects of pressure and temperature on the optoelectronic properties assigned to the first lowest transition of the (D+, X) excitonic complex (exciton-ionized donor) inside a single AlAs/GaAs/AlAs spherical quantum dot. Calculations are performed within the effective mass approximation theory using the variational method. Optical absorption and refractive index as function of the degree of confinement, pressure, and temperature are investigated. Numerical calculation shows that the pressure favors the electron-hole and electronionized donor attractions which leads to an enhancement of the binding energy, while an increasing of the temperature tends to reduce it. Our investigations show also that the resonant peaks of the absorption coefficient and the refractive index are located in the terahertz region and they undergo a shift to higher (lower) therahertz frequencies when the pressure (temperature) increases. The opposite effects caused by temperature and pressure have great practical importance because they offer an alternative approach for the adjustment and the control of the optical frequencies resulting from the transition between the fundamental and the first excited state of exciton bound to an ionized dopant. The comparison of the optical properties of exciton, impurity and (D+, X) facilitates the experimental identification of these transitions which are often close. Our investigation shows that the optical responses of (D+, X) are located between the exciton (high energy region) and donor impurity (low energy region) peaks. The whole of these conclusions may lead to the novel light detector or source of terahertz range. Este estudio teórico está dedicado a los efectos de la presión y la temperatura en las propiedades optoelectrónicas asignadas a la primera transición más baja del complejo excitónico (D+, X) (donante ionizado por excitón) dentro de un único punto cuántico esférico de AlAs/GaAs/AlAs. Los cálculos se realizan dentro de la teoría de aproximación de masa efectiva usando el método variacional. Se investigan la absorción óptica y el índice de refracción en función del grado de confinamiento, la presión y la temperatura. El cálculo numérico muestra que la presión favorece las atracciones del electrón-hueco y del donante electronizado, lo que conduce a un aumento de la energía de enlace, mientras que un aumento de la temperatura tiende a reducirla. Nuestras investigaciones también muestran que los picos resonantes del coeficiente de absorción y el índice de refracción están ubicados en la región de los terahercios y experimentan un cambio a frecuencias de terahercios más altas (más bajas) cuando aumenta la presión (temperatura). Los efectos opuestos causados por la temperatura y la presión tienen gran importancia práctica porque ofrecen un enfoque alternativo para el ajuste y el control de las frecuencias ópticas resultantes de la transición entre el estado fundamental y el primer excitado del excitón unido a un dopante ionizado. La comparación de las propiedades ópticas del excitón, la impureza y (D+, X) facilita la identificación experimental de estas transiciones que suelen ser cercanas. Nuestra investigación muestra que las respuestas ópticas de (D+, X) se ubican entre los picos del excitón (región de alta energía) y la impureza del donante (región de baja energía). El conjunto de estas conclusiones puede conducir al novedoso detector de luz o fuente de rango de terahercios.