Cỏc chuyển dời quang học

2. Phương phỏp nghiờn cứu

1.1.2. Cỏc chuyển dời quang học

Cỏc năng lượng E của cỏc dịch chuyờ̉n quang học giữa cỏc vựng (sự tỏi hợp của một điện tử của vựng dẫn với một lỗ trống của vựng hoỏ trị) được cho bởi

g e h

EE E E , ở đõy Eevà Ehlà năng lượng của cỏc trạng thỏi của điện tử và lỗ trống. Xỏc suất của mỗi dịch chuyờ̉n này tỷ lệ với yếu tố ma trận lưỡng cực điện P

    2

r V r

P e h (1.8) ở đõy V .plà số hạng lưỡng cực điện,  là toỏn tử điện trường và plà toỏn tử moment lưỡng cực điện của dịch chuyờ̉n. Vỡ hàm bao thay đổi chậm hơn phần định xứ của hàm Bloch, yếu tố ma trận P cú thờ̉ tự đặt thành hệ số dưới dạng tớch của tớch phõn che phủ của cỏc phần định xứ của cỏc hàm Bloch và tớch phõn che phủ

e

Pcủa cỏc hàm bao của điện tử và lỗ trống:

    2 3 2 .  p r r d r Pe cv  h (1.9) ở đõy pcv là yếu tố ma trận lưỡng cực giữa cỏc vựng trong vật liệu khối. Sự che phủ

e

P của cỏc hàm bao của điện tử và lỗ trống, như vậy, xỏc định cỏc lực dao động tử của cỏc dịch chuyờ̉n so với giỏ trị pcv2của chỳng trong vật liệu khối. Dịch chuyờ̉n được phộp đầu tiờn là 1Se1S32 mà ta gọi là “chuyờ̉n dời cơ bản” (là chuyờ̉n dời thấp nhất), cỏc chuyờ̉n dời khỏc được gọi là cỏc “dịch chuyờ̉n dời kích thích”. Cỏc dịch chuyờ̉n được tiờn đoỏn bởi lý thuyết này thỡ phự hợp tốt với thực nghiệm [94], thậm chớ nếu việc biết phổ hấp thụ của cỏc nano tinh thờ̉ là cũn bị hạn chế bởi cỏc phộp đo một tập hợp cỏc nano tinh thờ̉ với kích thước hơi khỏc nhau trong một mẫu.

Thực nghiệm chỉ ra rằng, huỳnh quang của một nano tinh thờ̉ riờng biệt ớt phụ thuộc vào năng lượng E của cỏc photon bơm và sự phõn cực của nú khi E – Eg  500 meV [126], gợi ý rằng cỏc mức rời rạc là bằng chứng bởi phổ hấp thụ bị mở rộng đủ rộng do tương tỏc của chỳng với cỏc phonon trong mạng tinh thờ̉ đờ̉ chồng chập lờn nhau cho tới khi hỡnh thành sự hấp thụ gần như liờn tục. Điều này cú nghĩa là cỏc nano tinh thờ̉ với cỏc kích thước khỏc nhau thường đều bị kớch thớch một cỏch hiệu quả dưới một dải rộng cỏc bước súng kích thích, điều này đúng một vai trũ quyết định trong việc dựng cỏc nano tinh thờ̉ đỏnh dấu sinh học bằng nhiều màu. Điều này cũng cho phộp việc kớch thớch cỏc nano tinh thờ̉ bằng tất cả cỏc nguồn sỏng khỏc nhau, từ phổ rộng (đốn hơi Hg trong vựng 460 – 490 nm) hoặc là vạch hẹp (cỏc vạch laser ở 514, 488, 325, 422 nm) [66]. Hỡnh 1.7 minh họa sơ đồ vẽ cỏc mức năng

lượng phụ thuộc vào kích thước và cỏc chuyờ̉n dời quang học được phộp trong một nano tinh thờ̉ chấm lượng tử hỡnh cầu từ mụ hỡnh một hạt trong một hỡnh cầu, cho ta nhỡn được một cỏch biờ̉u kiến sự mở rộng của mức năng lượng hấp thụ cơ bản và cỏc mức hấp thụ cao hơn, theo kích thước.