Carrier dynamics in silicon and germanium nanocrystals

NÖ matrisleri hakkındaki temel ilkeler hesaplamalarına dayanarak, Si ve Ge Nö'lerdeki elektronışıması için oldukça önemli olan iki yüksek elektrik alan olgusu incelenmiştir. Bu olgular, SiO2 matrisi içerisinde yüksek enerjili yük taşınımı ve NÖ içinde elektron-deşik çiftlerinin oluşumunda rolü olan kuvantum tuzaklı darbe iyonizasyonudur (KTDI). İlk olarak, temel ilkeler yöntemiyle hesaplanmış durum yoğunluklarının geçerliliğini ve yararlılığını test etmek amacı ile SiO2 yüksek enerjili taşıyıcı taşınımı 12 MV/cm elektrik alan değerine kadar Toplu Monte Carlo yöntemi ile tetkik edilmiştir. Daha sonra, yığık SiO2 içerisindeki yüksek enerjili taşıyıcılar tarafından tetiklenen NÖ darbe iyonizasyonunun teorik bir modellemesi ele alınmıştır. Neticede, NÖ içerisinde KTDI oranını yüksek enerjili taşıyıcıların enerjisinin bir fonksiyonu olarak veren orjinal bir ifade türetilmiştir.Daha sonra, geniş-bant aralıklı yarıiletkenler içerisine gömülü, birkaç bin atomdan oluşan, Si ve Ge NÖ'lerin elektronik yapısı atomistik görünürpotansiyel yöntemi ile çalışılmıstır. NÖ çapının fonksiyonu olarak hesaplanmış etkin bant aralığı değerlerinin mevcut deneysel ve teorik sonuçlar ile oldukça uyumlu olduğu görülmüştür. Elektronik yapının radyasyonlu ışıma üzerindeki etkisini belirlemekamacı ile direk foton yayma oranları hesaplanmış ve hem Si hem de Ge için mevcut temel ilkeler veriler ile son derece benzer sonuçlar elde edilmiştir.NÖ'nün çekirdek bölgesi ile matris arasındaki arayüzün gerçekçi bir şekilde modellenmesi, yarıçapa göre neredeyse yeknesak artan ve deney ile hemen hemen uyumlu sonuçlar elde etmemizi sağlamıştır. Ayrıca, Si NÖ'ler için yarıçapa göre Auger geribirleşimi yaşam süresi'nin, yığık Örgü Auger sabitini 1.0E-30 cm6 s-1 alarak basit bir şekilde elde edilebileceği gÖsterilmiş ve Ge için bu değer 1.5E-30 cm6 s-1 olarak saptanmıştır. NÖ bant aralığından iki kat fazla optik aydınlatma altında, elektronların uyarma enerjisinin arslan payını alarak iletkenlik bandına geçtiği saptanmış ve bu elektronların tetiklediği taşıyıcı katlanması yaşam sürelerinin hesaplanması sonucunda, bu iki NÖ'nun fotovoltaik uygulamalarda verimliliği arttırma amaçlı kullanımının çok uygun olduğu gözlenmiştir. Son olarak, uyarılma enerjisinin eşik değerinin yanlızca 1 eV üzerinde TK oranının oldukça yükseldiği ve yaşam süresinin birkaç- picosaniye değerlerine kadar gerilediği görülmüştür.