بررسی محاسباتی اثر تفاوت جرم الکترون و حفره بر ممان دوقطبی الکتریکی اکسیتون در نقطۀ کوانتومی مخروطی

در مقالۀ حاضر، توابع موج اکسیتونی و ممان دوقطبی الکتریکی مربوط به آنها در یک نقطۀ کوانتومی مخروطی با قاعدۀ کروی به صورت عددی محاسبه می‌شود. برای انجام محاسبات از یک کد رایانه‌ای استفاده می‌شود که نویسندگان برای حل معادلۀ شرودینگر بر اساس روش اختلالی ”برهمکنش پیکربندی“ تدوین کرده‌اند. نتایج محاسبات نشان می‌دهد که اگر جرم موثر الکترون و حفره با هم برابر باشد آنگاه ممان دوقطبی اکسیتون برای تمام ویژه‌حالت‌های اکسیتونی مساوی با صفر خواهد بود. از طرف دیگر، وقتی که جرم الکترون و حفره متفاوت باشد اکسیتون دارای قطبش الکتریکی خواهد شد. در وضعیتی که جرم الکترون بیشتر از جرم حفره است جهت این ممان به سمت راس مخروط است و هنگامی که جرم الکترون کمتر شود جهت آن وارون می‌شود. از این یافته چنین بر می‌آید که اختلاف جرم الکترون و حفره در نقاط کوانتومی فاقد مرکز تقارن (در اینجا مخروطی) باعث ایجاد قطبش الکتریکی ذاتی در اکسیتون خواهد شد.

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

The excitonic wavefunctions 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 eigenstates 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.