Geri Dön

Refractive index tuning with burstein-moss effect in indium nitrite under photoexcitation

Işık uyarımı altında indiyum nitratın burstein-moss etkisiyle kırınım indisindeki değişim

  1. Tez No: 246561
  2. Yazar: CEM MURAT TURGUT
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. CEYHUN BULUTAY
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Bölümü
  12. Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 65

Özet

Serbest taşıyıcılar sebebiyle oluşan bant dolum etkisi, soğurma eşiğinde kaymaya sebep olur ve bu değişiklik , Kramers-Kronig ilişkisiyle,maddenin kırınım indisini değiştirir. Bu, Burstein-Moss etkisi olarak da bilinir. Tüm Brillouin bölgesi boyunca elektronik bant yapısı görünür potansiyel yaklaşımıyla elde edilmiştir ve bu hesaplamalara dayanarak, InN temelli lazerlerin tasarımında Burstein-Moss etkisinin can alıcı olduğu gösterilmiştir. İletkenlik bant kenarındaki parabolik olmayan enerji dağınım bağıntısı ve küçük etkin kütle, bu etkinin en başta gelen sebeplerindendir. 10^19 cm^-3 mertebesindeki elektron yoğunluğu iletkenlik bandının soğurma eşiğinde 0.5 eV'tan daha fazla kaymaya sebep olur. Değerlik bandında bu değer 0.04 eV olmasına rağmen, bant kenarındaki yüksek durum yoğunluğu, soğurma eşiğindeki bu küçük kaymayı önemli kılmaktadır. Lazer yapılarında, Burstein-Moss etkisi hem iletkenlik hem de değerlik bandı göz önüne alınarak değerlendirilmelidir. Buna ilaveten, yüksek yoğunluktaki serbest taşıyıcalar bant aralığında daralmaya neden olur. Bütün bu etkilerin yanında plazma etkisi de hesaba katılarak, kırınım indisindeki değişim hesaplanmıştır. Burstein-Moss etkisiyle, tipik lazer dalga boyu olan 1.55 mikron metrede, yarı iletken maddenin kırınım indisinde yaklaşık %2 değişim tahmin ediyoruz. Sonuçlarımızın n-tipi InN ile karşılaştırdığımızda, gamma 5 den gamma 6 bandına geçişinden kaynaklanan yoğun bant içi geçişleri n-p tipi InN'ta Burstein-Moss etkisini kısmen kaybettirmektedir. Bulgularımızın, InN temelli optik modülatörler için de ilgili olacağı düşünülmektedir.

Özet (Çeviri)

The band filling effect due to free carriers introduces a shift in the absorptionedge, which in turn modifies the refractive index of the medium through theKramers-Kronig relation. This is known as the Burstein-Moss effect. Based onthe full band pseudopotential electronic structure calculations, we demonstratethat Burstein-Moss effect will be crucial in the design of InN based lasers. Theprimary reason is the small effective mass and the strong nonparabolicity of theconduction band of InN where the shift in the absorption edge is more than0.5 eV for an electron density of the order of 10^19 cm^?3. On the other hand,for the case of valence band, the shift in the absorption edge is approximately0.04 eV. However due to high density of states at the edge of the valence band,also this shift becomes crucial since it opens intraband transitions in the medium.In the case of laser structures, the Burstein-Moss effect in both conduction andvalence bands needs to be considered. Furthermore, we take into account theband gap renormalization due to high free carrier concentration. For the case ofsemiconductor laser structures, which can be also considered as an n-p junction,we predict about 2% change in the refractive index for a wavelength 1.55 ?mat an electron-hole density of 10^19 cm^?3. When we compare photoexcited (i.e.,n = p) InN with n-type doped InN, in the former case the intraband transitionsin the valence band which is a result of gamma5 to gamma6 transition, partially cancelsthe Burstein-Moss effect. Our findings can also have direct implications for InNbased optical modulators.

Benzer Tezler

  1. Silicon-photonic ring resonator with quality factor tuning mechanism

    Kal ite faktörtl ayarlama mekanizmali silisyum-fotonik halka rezonatör

    MUSTAFA ORDU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Makine MühendisliğiTohoku University

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KAZUHİRO HANE

  2. Optical tuning of the whispering gallery modes of a silicon microsphere

    Silikon mikrokürelerde fısıldayan galeri kiplerinin optik uyarım ile kontrolu

    IMRAN KHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Optoelektronik ve Fotonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Prof. Dr. ALİ SERPENGÜZEL

  3. Modelling surface plasmon resonances of arrays of nano particles on a dielectric substrate using discrete dipole approximation with surface interaction (DDA-SI)

    Discrete dipole approximation with surface interation (DDA-SI) kullanarak nano parçacıklarının dielectiric üzerindeki yüzey plazmon rezonansının modellenmesi

    ZAHRA ROSTAMPOUR FATHI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Makine MühendisliğiÖzyeğin Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. M. PINAR MENGUC

  4. Manyetik uyarmalı fotonik kristal fiber geçici uzun periyotlu kılavuz ızgarası

    Magnetically excited photonic crystal fiber temporary long period cladding grating

    SEYHAN COŞKUN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖKALP KAHRAMAN

  5. Coupled surface plasmon structures and applications

    Çiftlenmiş yüzey plazmon yapıları ve uygulamaları

    KEMAL GÜREL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. AYKUTLU DANA

    YRD. DOÇ. DR. MEHMET BAYINDIR