Μη-γραμμική οπτική απόκριση συζευγμένου συστήματος ημιαγώγιμης κβαντικής τελείας και μεταλλικού νανοελλειψοειδούς
Loading...
Date
2025-07-14
Authors
Αλεβίζος, Δημήτριος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στην παρούσα εργασία μελετάμε τη μη–γραμμική οπτική απόκριση του συστήματος που αποτελείται από μια ημιαγώγιμη κβαντική τελεία (Semiconductor Quantum Dot, SQD) κατασκευασμένη από CdSe, συζευγμένη μέσω δυναμικού Coulomb με ένα ελλειψοειδές μεταλλικό νανοσωματίδιο (Metallic Nanoparticle, MNP), κατασκευασμένο από χρυσό, υπό την επίδραση ισχυρού πεδίου άντλησης (pump) και ασθενούς πεδίου ανίχνευσης (probe).
Στο Κεφάλαιο 1, παραθέτουμε το θεωρητικό υπόβαθρο που θα χρειαστούμε για την μελέτη του συστήματος. Ξεκινάμε παρουσιάζοντας την κατηγορία υλικών που ονομάζονται ημιαγωγοί.
Αναλύουμε την ενεργειακή δομή τους και μελετάμε τις συνέπειες που έχει ο κβαντικός περιορισμός σε αυτήν, παραθέτοντας δομές κβαντικού περιορισμού, όπως το απειρόβαθο πηγάδι δυναμικού και η κβαντική τελεία. Εισάγουμε την έννοια των εξιτονίων και μελετάμε την συμπεριφορά τους εντός κβαντικών τελειών. Τέλος, παρουσιάζουμε τη μεθοδολογία του πίνακα πυκνότητας και εξάγουμε την εξίσωση Liouville–von Neumann. Στο Κεφάλαιο 2, προχωράμε στη μαθηματική μοντελοποίηση του συστήματος SQD-MNP.
Εξάγουμε την εξίσωση του ηλεκτρικού πεδίου για το εσωτερικό ημιαγώγιμης σφαίρας και την εφαρμόζουμε για την περίπτωση SQD παρουσία σφαιρικού MNP, ενώ παρουσιάζουμε πώς αυτή τροποποιείται στην περίπτωση ελλειψοειδούς MNP. Μοντελοποιούμε το SQD ως κβαντικό εκπομπό τριών επιπέδων και ξεκινώντας από την εξίσωση Liouville–von Neumann, μέσω ενός αναπτύγματος των στοιχείων του πίνακα πυκνότητας, λαμβάνουμε την επιδεκτικότητα πρώτης τάξης του. Μέσω της εικόνας των ενδεδυμένων καταστάσεων (dressed state picture), καταλήγουμε σε σχέσεις που ερμηνεύουν την οπτική συμπεριφορά του. Τέλος, αναλύουμε τα φάσματα διασποράς και απορρόφησης/κέρδους του SQD (dispersion και absorption/gain), υπό συνθήκες συντονισμού ενός και/ή δύο φωτονίων (one– και two–photon resonance).
Description
Keywords
Μη-γραμμική οπτική, Ημιαγώγιμες κβαντικές τελείες, Σύζευξη πλασμόνιου–εξιτονίου, Υβριδικές νανοδομές, Νανοφωτονική, Μεταλλικά νανοελλειψοειδή