Phonon renormalization effects in low dimensional electron-hole systems

Özet DUŞUK BOYUTLU ELEKTRON-DEŞİK SİSTEMLERİNDE FONON RENORMALİZASYONU Kaan Güven Fizik Yüksek Lisans Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Bilal Tanatar Eylül 1995 Düşük boyutlu yan iletken yapılar, yoğun madde fiziğinin geniş bir araştırma alanını oluşturmaktadır. Son yıllarda yapılan çalışmaların önemli bir kısmı özellikle bireyakın boyutlu sistemler üzerinde yoğunlaşmaktadır. Boyutların indirgenmesiyle ortaya çıkan yeni fiziksel özellikler, bu sistemleri gelecekteki teknolojik uygulamalara potansiyel aday kılmaktadır. Kuram, "bir boyutlu" probleme uzun bir süreden beri tanıdık olmasına rağmen, bu yapıların hayata geçirilmesi ancak on yıl öncesine uzanmaktadır. Yeni üretim teknikleri deneysel çalışmalarda hızlı bir artışa sebep olurken, elde edilen deneysel verilerin sağlıklı bir şekilde yorumlanabilmesi için daha gerçekçi ve geniş kapsamlı bir kurama da ihtiyaç doğmuştur. Bu tez çalışması da sözkonusu ihtiyacın karşılanmasına bir katkıda bulunma amacı taşımaktadır. Çalışma, boylamsal optik fononlarla etkileşen bireyakın boyutlu bir elektron- deşik sistemi üzerine kuruldu. Polaronik düzeltmelerin bant açıklığına ve yüktaşırların efektif kütlesine yaptığı katkılar, ve bu düzeltmelerin parçacık yoğunluğu, sıcaklık, kuantum boyutu etkilerine bağlılığı araştırıldı. Bu amaçla iki değişik metod kullanıldı; Dürtüsel kuram ve değişken prensibi kuramı. Bunlardan ıııikincisi, dinamik perdeleme et kilerini gözönüne almayı sağlamaktadır. Elde edilen sonuçlar, düşük boyutlarda dinamik etkileşimlerin etkin olduğunu göstermiştir. Çok parçacık etkileşmeleri için temel bir nicelik olan dielektrik fonksiyonu, Hartree-Fock, rasgele faz ve yerel-alan düzeltmeleri gibi farklı yaklaşımlarda incelendi. Çeşitli sınırlandıcı potansiyeller model olarak sunuldu. Sayısal sonuçlar, bir GaAs kuantum teli örnek alınarak verildi. Polaronik düzeltmeler için elde edilen sonuçlar, değişim-korelasyondan kaynaklanan düzeltmelerle karşılaştırılabilir düzeyde bulundu. Bu, düşük boyutlu sistemlerde yüktaşır-fonon etkileşimlerinin yüktaşır-yüktaşır etkileşmeleriyle aynı önemle ele alınması gerektiğini göstermektedir. Tezin sonunda, iki boyutlu sistemlerdeki fonon renormalizasyonu ile karşılaştırmalar yapılmakta ve sınırlandırılmış fononlarla yüktaşırların etkileşimlerine kısaca değinilmektedir. Anahtar sözcükler: düşük boyutlu elektron sistemi, değişim-korelasyon, elektron- fonon etkileşimi, polaron, rasgele faz yaklaşımı, Hartree-Fock yaklaşımı, dielektrik fonksiyonu. iv