Published December 1, 2023
| Version v1
Publication
Open
Linear and nonlinear optical absorption coefficients in InGaN/GaN quantum wells: Interplay between intense laser field and higher-order anharmonic potentials
- 1. Sidi Mohamed Ben Abdellah University
- 2. Selçuk University
- 3. Delft University of Technology
- 4. National Research Institute of Astronomy and Geophysics
- 5. University of Miskolc
- 6. University of Hassan II Casablanca
Description
This computational investigation delves into the electronic and optical attributes of InGaN/GaN nanostructures subjected to both harmonic and anharmonic confinement potentials, coupled with the influence of a nonresonant intense laser field (ILF). The theoretical framework incorporates higher-order anharmonic terms, specifically quartic and sextic terms. The solutions to the Schrödinger equation have been computed employing the finite element method and the effective mass theory. Moreover, linear and third-order nonlinear optical absorption coefficients are derived via a density matrix expansion. Our analysis reveals the feasibility of manipulating electronic and optical properties by adjusting confinement potential parameters, system attributes, and laser field intensity. In addition, the ILF induces remarkable modifications, characterized by reduced resonance peak amplitudes and a blue shift in absorption coefficients. Intriguingly, regardless of potential harmonicity, the impact of incident electromagnetic intensity is notably more pronounced in the absence of the ILF. These findings hold significant promise for advancing theoretical predictions, providing valuable insights into the intricate interplay between confinement potentials, laser fields, and their effects on electronic and optical behaviors within nanostructures.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتعمق هذا التحقيق الحسابي في السمات الإلكترونية والبصرية للبنى النانوية InGaN/GaN الخاضعة لكل من إمكانات الحبس التوافقي وغير التوافقي، إلى جانب تأثير مجال الليزر المكثف غير الرنان (ILF). يتضمن الإطار النظري مصطلحات لا توافقية عالية المستوى، وتحديدًا المصطلحات الرباعية والجنسية. تم حساب حلول معادلة شرودنغر باستخدام طريقة العناصر المحدودة ونظرية الكتلة الفعالة. علاوة على ذلك، يتم اشتقاق معاملات الامتصاص البصري الخطي والثالث من خلال تمدد مصفوفة الكثافة. يكشف تحليلنا عن جدوى التلاعب بالخصائص الإلكترونية والبصرية من خلال ضبط معلمات إمكانات الحبس وسمات النظام وكثافة مجال الليزر. بالإضافة إلى ذلك، يحفز ILF تعديلات ملحوظة، تتميز بانخفاض سعات ذروة الرنين وتحول أزرق في معاملات الامتصاص. ومن المثير للاهتمام، بغض النظر عن التوافقية المحتملة، أن تأثير الشدة الكهرومغناطيسية الساقطة يكون أكثر وضوحًا بشكل ملحوظ في غياب ILF. تحمل هذه النتائج وعدًا كبيرًا للنهوض بالتنبؤات النظرية، وتوفير رؤى قيمة حول التفاعل المعقد بين إمكانات الحبس، ومجالات الليزر، وتأثيراتها على السلوكيات الإلكترونية والبصرية داخل البنى النانوية.Translated Description (French)
Cette étude computationnelle se penche sur les attributs électroniques et optiques des nanostructures InGaN/GaN soumises à des potentiels de confinement harmonique et anharmonique, couplés à l'influence d'un champ laser intense non résonant (ILF). Le cadre théorique incorpore des termes anharmoniques d'ordre supérieur, en particulier des termes quartiques et sextiques. Les solutions à l'équation de Schrödinger ont été calculées en utilisant la méthode des éléments finis et la théorie des masses effectives. De plus, les coefficients d'absorption optique linéaires et non linéaires du troisième ordre sont dérivés via une expansion de matrice de densité. Notre analyse révèle la faisabilité de la manipulation des propriétés électroniques et optiques en ajustant les paramètres de potentiel de confinement, les attributs du système et l'intensité du champ laser. En outre, l'ILF induit des modifications remarquables, caractérisées par des amplitudes de crête de résonance réduites et un décalage bleu des coefficients d'absorption. Curieusement, quelle que soit l'harmonicité potentielle, l'impact de l'intensité électromagnétique incidente est nettement plus prononcé en l'absence de l'ILF. Ces résultats sont très prometteurs pour faire progresser les prédictions théoriques, fournissant des informations précieuses sur l'interaction complexe entre les potentiels de confinement, les champs laser et leurs effets sur les comportements électroniques et optiques au sein des nanostructures.Translated Description (Spanish)
Esta investigación computacional profundiza en los atributos electrónicos y ópticos de las nanoestructuras de InGaN/GaN sometidas a potenciales de confinamiento armónicos y anarmónicos, junto con la influencia de un campo láser intenso no resonante (ILF). El marco teórico incorpora términos anarmónicos de orden superior, específicamente términos cuarticos y sexticos. Las soluciones a la ecuación de Schrödinger se han calculado empleando el método de los elementos finitos y la teoría de la masa efectiva. Además, los coeficientes de absorción óptica no lineales lineales y de tercer orden se derivan a través de una expansión de matriz de densidad. Nuestro análisis revela la viabilidad de manipular las propiedades electrónicas y ópticas mediante el ajuste de los parámetros de potencial de confinamiento, los atributos del sistema y la intensidad del campo láser. Además, el ILF induce modificaciones notables, caracterizadas por amplitudes de pico de resonancia reducidas y un desplazamiento hacia el azul en los coeficientes de absorción. Curiosamente, independientemente de la armonicidad potencial, el impacto de la intensidad electromagnética incidente es notablemente más pronunciado en ausencia del ILF. Estos hallazgos son muy prometedores para el avance de las predicciones teóricas, ya que proporcionan información valiosa sobre la intrincada interacción entre los potenciales de confinamiento, los campos láser y sus efectos sobre los comportamientos electrónicos y ópticos dentro de las nanoestructuras.Files
pdf.pdf
Files
(16.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:962ac19a1486ab892f71f4a1ace34d9f
|
16.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- معاملات الامتصاص البصري الخطية وغير الخطية في الآبار الكمومية InGaN/GaN: التفاعل بين مجال الليزر المكثف والجهد اللاتوافقي الأعلى ترتيبًا
- Translated title (French)
- Coefficients d'absorption optique linéaire et non linéaire dans les puits quantiques InGaN/GaN : Interaction entre le champ laser intense et les potentiels anharmoniques d'ordre supérieur
- Translated title (Spanish)
- Coeficientes de absorción óptica lineales y no lineales en pozos cuánticos de InGaN/GaN: Interacción entre el campo láser intenso y los potenciales anarmónicos de orden superior
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4388998156
- DOI
- 10.1016/j.heliyon.2023.e22867
References
- https://openalex.org/W1966663912
- https://openalex.org/W1967116412
- https://openalex.org/W1968999658
- https://openalex.org/W1973195654
- https://openalex.org/W1977014719
- https://openalex.org/W1981689794
- https://openalex.org/W1990231349
- https://openalex.org/W1994667482
- https://openalex.org/W2027157707
- https://openalex.org/W2027310845
- https://openalex.org/W2053077642
- https://openalex.org/W2067931064
- https://openalex.org/W2073594723
- https://openalex.org/W2090645909
- https://openalex.org/W2098932366
- https://openalex.org/W2107823489
- https://openalex.org/W2130149055
- https://openalex.org/W2154407658
- https://openalex.org/W2323437344
- https://openalex.org/W2325437568
- https://openalex.org/W2332119276
- https://openalex.org/W2399765478
- https://openalex.org/W2604595135
- https://openalex.org/W2745172596
- https://openalex.org/W2763397102
- https://openalex.org/W288848140
- https://openalex.org/W2912349636
- https://openalex.org/W2954671187
- https://openalex.org/W2990455095
- https://openalex.org/W2996845789
- https://openalex.org/W3027371006
- https://openalex.org/W3100412151
- https://openalex.org/W3189663393
- https://openalex.org/W3216871287
- https://openalex.org/W4280494089
- https://openalex.org/W4318763305
- https://openalex.org/W4362717809
- https://openalex.org/W4376271508
- https://openalex.org/W4376616952
- https://openalex.org/W4380792228
- https://openalex.org/W4382046967
- https://openalex.org/W4382280793
- https://openalex.org/W4385477394
- https://openalex.org/W4386222229
- https://openalex.org/W4386982665
- https://openalex.org/W4387107244