Many-body interaction effects in quasi-onedimensional photo-excited electron-hole systems

Özet FOTO-IŞIMA İLE UYARILMIŞ BİREYAKIN BOYUTLU ELEKTRON-DEŞİK SİSTEMLERİNDE ÇOK PARÇACIK ETKİLEŞMELERİ Kaan Güven Fizik Doktora Lisansı Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Bilal Tanatar Eylül 1999 Bu tez çalışması, bireyakm boyutlu elektron-deşik plazmasındaki çok parçacık etkileşmeleri üzerine yapılmıştır. Bu iki bileşenli fermiyon sistemi yoğun foto- uyarılma ile yarı iletken bir kuvantum telinde oluşturulabilir. Tezin konusu olarak, bu etkileşmelerin yarı iletken kuvantum telinin optik özelliklerini nasıl etkilediği üzerinde durulmaktadır. Bu problemi iki bölümde ele aldık: İlk olarak, elektronların ve deşiklerin öz-enerj ilerinden kaynaklanan bant aralığı renormalizasyonu incelendi. Sistemin sınırlandırılmasıyla oluşan altbant yapısı iki altbant kullanılarak modellendi ve çoklu altbant etkileri kısmen hesaba katılmış oldu. Elektron (deşik) öz-enerjisinin çok parçacık kuramsal formalizasyonu GW yaklaşımı içerisinde verildi. Dielektrik fonksiyonu hem tam dinamik rasgele- faz yaklaşımı, hem de yarı-statik yaklaşımla ele alınarak perdelemenin dinamik özellikleri vurgulandı. Bant-aralığı renormalizasyonunun e-h plazma yoğunluğu, sıcaklık, kuvantum teli genişliği gibi parametrelere göre nasıl değiştiği araştırıldı. ikinci bölümde e - h plazma perdelemesi kaynaklı ekziton renormaliza syonunun ve Coulomb korelasyon etkileşmelerinin kuvantum telinin optik iiiözelliklerine olan etkileri incelendi. Optik özellikler e - h propagatörü ile doğrudan bağlantılıdır, ve bu iki parçacık propagatörü Bethe-Salpeter denklemiyle verilmektedir. Bu denklemin perdelenmiş Coulomb etkileşmesi olduğu durumdaki çözümünü yakın tarihli çalışmalara dayanarak inceledik. Özel olarak, dinamik şekilde ele alınan perdeleme etkilerinin deneysel sonuçlarla uyumlu soğurma/ışıma tayfı oluşturduğu gösterildik Genel olarak, ekzitonlar ve serbest elektron-deşikler arasındaki etkileşmenin optik tayf üzerine nasıl yansıdığı tartışıldı. Anahtar sözcükler: bireyakm boyutlu elektron-deşik plazması, öz enerji, bant aralığı renormalizasyonu, rasgele faz yaklaşımı, T-matris formülasyonu. *S. Das Sarma and D. W. Wang, "Many-body renormalization of semiconductor quantum wire excitons: absorption, gain, binding, unbinding, and Mott transition", cond-matt/9905038 IV