Title

Semi-classical model of a pair of coupled quantum dots

Author

JULIO CESAR GARCIA MELGAREJO

Contributor

JOSE JAVIER SANCHEZ MONDRAGON (Thesis Adviser)

PONCIANO RODRIGUEZ MONTERO (Thesis Adviser)

Access level

Open Access

Summary or description

Quantum dots are semiconductor structures whose size is in the order of 10 nm.

These structures can confine inside themselves electrons. The study of these

structures are interesting because of their application range is quite wide. They

are used in the manufacture of lasers with a small bandwidth. In medicine they

are used to obtain highly-contrasted medical images. Also, they can be applied

in the manufacture of efficient solar cells.

Among quantum dots there is an interaction, called Foerster interaction; it

consists on the exciton transfer from a quantum dot to another in a non-radiative

transfer mechanism.

This thesis work consists of two sections, the first is devoted to developing a semi-

classical model of the interaction between a single quantum dot and a classical

electric field. Analytic expressions for the single QD-population inversion and

complex amplitude electric dipole is given. Later this analysis is generalized

into a semiclassical study of a pair of coupled quantum dots through their Foerster

interaction; each quantum dot is within its own cavity interacting with its own

classical electric field. We give analytic expressions for their inversions and for

their respective complex electric dipole.

Finally, we emphasize the weak coupling regime and in addition, we point out

the characteristics of that system in comparison to the single quantum dot. The

observation of those characteristics is a proof of the coupling and its analysis

allows obtaining information on the strength of the coupling.

Los puntos cuánticos son estructuras semiconductoras cuyo tamaño es del orden de

10 nm. Estas estructuras tienen la propiedad de confinar en su interior electrones.

El estudio de estas estructuras es interesante, ya que su campo de aplicación es

muy amplio. Son utilizados en la fabricación de láseres con un ancho de banda

muy pequeño. En la medicina son utilizados para obtener imágenes médicas de

alto contraste. También pueden ser aplicados en la construcción de celdas solares

eficientes.

Entre los puntos cuánticos se presenta una interacción, denominada interacción

de Foerster, la cual consiste en la transferencia de un excitón de un punto cuántico

al otro. Este es un mecanismo de transferencia de energía no radiativo.

Este trabajo de tesis consta de dos secciones, una dedicada a desarrollar el

modelo semiclásico de la interacción de un punto cuántico con un campo eléctrico

clásico. Se proporciona la expresión analítica para la inversión del punto cuántico;

de la misma forma se proporcionan expresiones analíticas para las oscilaciones de

la amplitud compleja del dipolo eléctrico.

Posteriormente este análisis es generalizado al estudio de un par de puntos

cuánticos acoplados mediante una interacción de Foerster; cada punto cuántico

está en su propia cavidad interactuando con su propio campo eléctrico clásico.

Proporcionamos expresiones analíticas para la inversión y para las oscilaciones

complejas del dipolo eléctrico.

Finalmente se pone énfasis en el régimen de acoplamiento débil comparado

con la Frecuencia de Rabi y se señalan las características que el sistema acoplado

presenta respecto al sistema de un punto cuántico. La observación de estas características es una prueba del acoplamiento y su análisis permite obtener información acerca de su fuerza.

Publisher

Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica

Publish date

August, 2011

Publication type

Master thesis

Publication version

Accepted Version

Format

application/pdf

Language

English

Audience

Students

Researchers

General public

Citation suggestion

Garcia-Melgarejo J.C.

Source repository

Repositorio Institucional del INAOE

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