การปรับเปลี่ยนสมบัติเชิงโครงสร้างและสมบัติเชิงแสงของผลึกนาโนชนิดคอเทอรีอัลลอย ZnxHg1-xSeyS1-y ด้วยการคำนวณไทด์บายดิงในระดับอะตอม
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
สมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และแสงของผลึกนาโนชนิดคอเทอรีอัลลอย ZnxHg1-xSeyS1-y ที่มีพารามิเตอร์ที่สอดคล้องกับการทดลองได้รับการศึกษาด้วยการประมาณค่าผลึกเสมือน (Virtual crystal approximation) ทฤษฎีไทด์บายดิง (Tight-binding theory) และวิธีอันตรกิริยาการกำหนดค่า (Configuration interaction approach) เมื่อค่า x และ y ลดลง ช่องว่างพลังงานลดลง เนื่องจากช่องว่างพลังงานของ HgS ที่มีค่าน้อยมีอิทธิพลเพิ่มขึ้นในผลึกนาโนชนิดคอเทอรีอัลลอย ZnxHg1-xSeyS1-y เมื่อเปรียบเทียบผลการคำนวณและผลการทดลองของช่องว่างพลังงาน พบว่า มีความสอดคล้องกัน ประสิทธิภาพทางแสงเพิ่มขึ้นเมื่อค่า x และ y ลดลง และเส้นผ่าศูนย์กลางของผลึกนาโนเพิ่มขึ้น การแบ่งแยกของเอ็กซิตอนแปรผกผันกับเส้นผ่าศูนย์กลางแต่แปรผันตรงกับปริมาณการเจือเนื่องจากอันตรกิริยาแบบเอ็กเช็งระหว่างอิเล็กตรอนและโฮล (Electron-hole exchange interaction) เมื่อพิจารณากรณีสัดส่วนโดยโมลของ Hg และ S จำนวนมาก การแยกโครงสร้างที่ดีของเอ็กซิตอนจะลดลง ส่งผลให้เป็นตัวแทนที่ดีในการผลิตสถานะพัวพันทางแสง (Entangled photon pair) การเลื่อนไปของความยาวคลื่นแบบสโตกส์ (Stokes shift) เพิ่มขึ้นในกรณีสัดส่วนโดยโมลของ Hg และ S จำนวนมาก ซึ่งสามารถนำไปประดิษฐ์อุปกรณ์กรองทางแสง งานวิจัยนี้ยืนยันว่า ผลึกนาโนชนิดคอเทอรีอัลลอย ZnxHg1-xSeyS1-y เป็นสารที่น่าสนใจในการศึกษาสมบัติพื้นฐานและการประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีทางควอนตัม
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
วารสารวิทยาศาสตร์และวิทยาศาสตร์ศึกษา (JSSE) เป็นผู้ถือลิสิทธิ์บทความทุกบทความที่เผยแพร่ใน JSSE นี้ ทั้งนี้ ผู้เขียนจะต้องส่งแบบโอนลิขสิทธิ์บทความฉบับที่มีรายมือชื่อของผู้เขียนหลักหรือผู้ที่ได้รับมอบอำนาจแทนผู้เขียนทุกนให้กับ JSSE ก่อนที่บทความจะมีการเผยแพร่ผ่านเว็บไซต์ของวารสาร
แบบโอนลิขสิทธิ์บทความ (Copyright Transfer Form)
ทางวารสาร JSSE ได้กำหนดให้มีการกรอกแบบโอนลิขสิทธิ์บทความให้ครบถ้วนและส่งมายังกองบรรณาธิการในข้อมูลเสริม (supplementary data) พร้อมกับนิพนธ์ต้นฉบับ (manuscript) ที่ส่งมาขอรับการตีพิมพ์ ทั้งนี้ ผู้เขียนหลัก (corresponding authors) หรือผู้รับมอบอำนาจ (ในฐานะตัวแทนของผู้เขียนทุกคน) สามารถดำเนินการโอนลิขสิทธิ์บทความแทนผู้เขียนทั้งหมดได้ ซึ่งสามารถอัพโหลดไฟล์บทความต้นฉบับ (Manuscript) และไฟล์แบบโอนลิขสิทธิ์บทความ (Copyright Transfer Form) ในเมนู “Upload Submission” ดังนี้
1. อัพโหลดไฟล์บทความต้นฉบับ (Manuscript) ในเมนูย่อย Article Component > Article Text
2. อัพโหลดไฟล์แบบโอนลิขสิทธิ์บทความ (Copyright Transfer Form) ในเมนูย่อย Article Component > Other
ดาวน์โหลด ไฟล์แบบโอนลิขสิทธิ์บทความ (Copyright Transfer Form)
References
Bawendi, M. G. (2000). Optical gain and stimulated emission in nanocrystal quantum dots. Science, 290(5490), 314–317.
Benson, O., Santori, C., Pelton, M. and Yamamoto, Y. (2000). Regulated and entangled photons from a single quantum dot. Physical Review Letters, 84(11), 2513–2516.
Boykin, T. B. (2009). Recent developments in tight-binding approaches for nanowires. Journal of Computational Electronics, 8(2), 142–152.
Boykin, T. B., Luisier, M., Schenk, A., Kharche, N. and Klimeck, G. (2007). The electronic structure and transmission characteristics of disordered AlGaAs nanowires. IEEE Transactions on Nanotechnology, 6(1), 43–47.
Olguin, D., Baquero, R. and de Coss, R.. (2001). The band gap of II-VI ternary alloys in a tight-binding description. Revista Mexicana de Fisica, 47(1), 43-49
De Oliveira, E. L., Albuquerque, E. L., de Sousa, J. S., Farias, G. A., and Peeters, F. M. (2012). Configuration-interaction excitonic absorption in small Si/Ge and Ge/Si Core/Shell nanocrystals. The Journal of Physical Chemistry C, 116(7), 4399–4407.
Deng, Z. and Guyot-Sionnest, P. (2016). Intraband luminescence from HgSe/CdS core/shell quantum dots. ACS Nano, 10(2), 2121–2127.
Efros, A. L., Rosen, M., Kuno, M., Nirmal, M., Norris, D. J. and Bawendi, M. (1996). Band-edge exciton in quantum dots of semiconductors with a degenerate valence band: Dark and Bright Exciton States. Physical Review B, 54(7), 4843–4856.
Garcıa, A. E. Camacho A., Navarro H., Olguın D. and Baquero, R. (2000). Electronic band structure of II-VI quaternary alloys in a tight-binding approach. Revista Mexicana de Física, 46(3), 249-252
Hara, K., Machimura, H., Usui, M., Munekata, H., Kukimoto, H. and Yoshino, J. (1995). Gas‐source molecular beam epitaxy of wide‐band‐gap Zn1−xHgxSe (x=0–0.14). Applied Physics Letters, 66(24), 3337–3339.
Hara, K., Yamamoto, K., Eguchi, Y., Usui, M., Munekata, H. and Kukimoto, H. (1996). Optical properties of wide bandgap ZnHgSSe layers grown by molecular beam epitaxy. Journal of Crystal Growth, 159(1-4), 45–49.
Hara, K., S. Haneda, Y. Eguchi and H. Munekata. (1998). Wide band-gap ZnHgSSe for visible lasers. Journal of Crystal Growth, 184-185, 610-613.
Butler, J.M. (2011). Advanced topics in forensic DNA typing: Methodology. California: Academic Press.
Klimov, V. I., Mikhailovsky, A. A., Xu, S., Malko, A., Hollingsworth, J. A., Leatherdale, C. A., Eisler, H.-J. and
Korgel, B. A. and Monbouquette, H. G. (2000). Controlled synthesis of mixed core and layered (Zn,Cd)S and (Hg,Cd)S nanocrystals within phosphatidylcholine vesicles. Langmuir, 16(8), 3588–3594.
Korkusinski, M. and Hawrylak, P. (2013). Atomistic theory of emission from dark excitons in self-assembled Quantum Dots. Physical Review B, 87(11), 115310-115320.
Lan, G.-Y., Lin, Y.-W., Lin, Z.-H. and Chang, H.-T. (2010). Synthesis and characterization of ZnxHG1−xSeyS1−y quantum dots. Journal of Nanoparticle Research, 12(4), 1377–1388.
Lee, S., Oyafuso, F., von Allmen, P. and Klimeck, G. (2004). Boundary conditions for the electronic structure of finite-extent embedded semiconductor nanostructures. Physical Review B, 69(4), 045316-045323.
Malyk, O. P. (2009). Charge carrier scattering on the short-range potential of the crystal lattice defects in ZnCdTe, ZnHgSe and ZnHgTe. Physica B: Condensed Matter, 404(23-24), 5022–5024.
Mourad, D. and Czycholl, G. (2010). Multiband tight-binding theory of disordered AxB1- xC Semiconductor Quantum Dots. The European Physical Journal B, 78(4), 497–507.
Nestoklon, M. O., Benchamekh, R. and Voisin, P. (2016). Virtual crystal description of III–V semiconductor alloys in the tight binding approach. Journal of Physics: Condensed Matter, 28(30), 305801.
Qi, L. and Gao, X. (2008). Quantum dot−amphipol nanocomplex for intracellular delivery and real-time imaging of siRNA. ACS Nano, 2(7), 1403–1410.
Reboredo, F. A., Franceschetti, A. and Zunger, A. (2000). Dark excitons due to direct coulomb interactions in silicon quantum dots. Physical Review B, 61(19), 13073–13087.
Schulz, S., Schumacher, S. and Czycholl, G. (2006). Tight-binding model for semiconductor quantum dots with a wurtzite crystal structure: From one-particle properties to coulomb correlations and optical spectra. Physical Review B, 73(24), 245327- 245341.
Shen, G. and Guyot-Sionnest, P. (2016). HgS and HgS/CdS colloidal quantum dots with infrared intraband transitions and emergence of a surface plasmon. The Journal of Physical Chemistry C, 120(21), 11744–11753.
Shen, G., Chen, M. and Guyot-Sionnest, P. (2017). Synthesis of nonaggregating HgTe colloidal quantum dots and the emergence of air-stable N-doping. The Journal of Physical Chemistry Letters, 8(10), 2224–2228.
Sheng, W., Cheng, S.-J. and Hawrylak, P. (2005). Multiband theory of multi-exciton complexes in self-assembled Quantum Dots. Physical Review B, 71(3), 035316- 035324.
Slater, J. C. and Koster, G. F. (1954). Simplified LCAO method for the periodic potential problem. Physical Review, 94(6), 1498–1524.
Smith, A. and Nie, S. (2009). Next-generation Quantum Dots. Nature Biotechnology, 27(8), 732–733.
Stathopoulos, A. and McCombs, J. R. (2010). PRIMME: preconditioned iterative multimethod eigensolver—methods and software description. ACM Transactions on Mathematical Software, 37(2), 1–30.
Sukkabot, W. (2016). Atomistic tight-binding computations in structural and optical properties of Cdse/ZnSe/ZnS core/multi-shell Nanocrystals. Superlattices and Microstructures, 95, 71–77.
Sukkabot, W. (2016). Atomistic tight-binding computations of excitonic fine structure splitting in CdSe/ZnSe type-I and ZnSe/CdSe invert type-I core/Shell Nanocrystals. Materials Science in Semiconductor Processing, 47, 57–61.
Sukkabot, W. (2016). Excitonic fine structure splitting in ZnTe/ZnX (x = S and SE) core/shell nanocrystals: Atomistic tight-binding theory. Superlattices and Microstructures, 91, 208–215.
Sun, Q., Wang, Y. A., Li, L. S., Wang, D., Zhu, T., Xu, J., Yang, C. and Li, Y. (2007). Bright, multicoloured light-emitting diodes based on quantum dots. Nature Photonics, 1(12), 717–722.
Vogl, P., Hjalmarson, H. P. and Dow, J. D. (1983). A semi-empirical tight-binding theory of the electronic structure of semiconductors†. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 44(5), 365–378.
Wu, L., Romero, E. and Stathopoulos, A. (2017). PRIMME_SVDS: A high-performance preconditioned SVD solver for accurate large-scale computations. SIAM Journal on Scientific Computing, 39(5), S248–S271.
Zielinski, M. (2013). Valence band offset, strain and shape effects on confined states in self-assembled InAs/InP and InAs/GaAs Quantum Dots. Journal of Physics: Condensed Matter, 25(46), 465301-465316.
Zielinski, M., Korkusinski, M. and Hawrylak, P. (2010). Atomistic tight-binding theory of multiexciton complexes in a self-assembled InAs quantum dot. Physical Review B, 81(8), 085301-085312.
Zrazhevskiy, P. and Gao, X. (2009). Multifunctional Quantum Dots for personalized medicine. Nano Today, 4(5), 414–428.