Refractive index tuning with burstein-moss effect in indium nitrite under photoexcitation
Işık uyarımı altında indiyum nitratın burstein-moss etkisiyle kırınım indisindeki değişim
- Tez No: 246561
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEYHUN BULUTAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Bölümü
- Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- 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
- Silicon-photonic ring resonator with quality factor tuning mechanism
Kal ite faktörtl ayarlama mekanizmali silisyum-fotonik halka rezonatör
MUSTAFA ORDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine MühendisliğiTohoku UniversityMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KAZUHİRO HANE
- 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
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiOptoelektronik ve Fotonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. ALİ SERPENGÜZEL
- 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
2017
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. PINAR MENGUC
- Manyetik uyarmalı fotonik kristal fiber geçici uzun periyotlu kılavuz ızgarası
Magnetically excited photonic crystal fiber temporary long period cladding grating
SEYHAN COŞKUN
Doktora
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKALP KAHRAMAN
- Coupled surface plasmon structures and applications
Çiftlenmiş yüzey plazmon yapıları ve uygulamaları
KEMAL GÜREL
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYKUTLU DANA
YRD. DOÇ. DR. MEHMET BAYINDIR