The binding energy of light excitons in spherical quantum dots under hydrostatic pressure

C.A. Moscoso–Moreno, R. Franco, and J. Silva–Valencia

Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, A.A 5997, Bogotá –Colombia.

Recibido el 18 de diciembre de 2006
Aceptado el 9 de abril de 2007

Abstract

We study the effects of hydrostatic pressure over the ground state binding energy of light hole excitons confined in GaAs — Ga_1–xAl_xAs spherical quantum dots. We applied the variational method using 1s–hydrogenic wavefunctions, in the framework of the effective mass approximation. We computed the exciton binding energy as a function of the dot radius, Al concentrations and pressures. Our results show that (i) the hydrostatic pressure increases the binding energy, for all quantum dot radii; (ii) the binding energy is an increasing function of the Al concentration, for fixed radius and pressure, especially for a smaller dot; (iii) the binding energy follows approximately a linear dependence with the pressure, for fixed radius and Al concentration.

Keywords: Quantum dot; excitons; hydrostatic pressure.

Resumen

El efecto de la presión hidrostática sobre la energía de enlace de excitones ligeros confinados en puntos cuánticos esféricos de GaAs — Ga_1–xAl_xAs es estudiado. Nosotros usamos el método variacional y consideramos funciones de onda hidrogenoides 1s bajo la aproximación de la masa efectiva. Se calculó la energía de enlace como función del radio, la concentración de aluminio Al y la presión. Nuestros resultados muestran que (i) la presion hidrostática aumenta la energía de enlace para todos los radios considerados; (ii) la energía de enlace es una función creciente de la concentración de aluminio, para valores fijos del radio y la presión, especialmente para radios pequeños; (iii) la energía de enlace sigue de manera aproximada una dependencia lineal con la presión, para radios y concentraciones de aluminio fijos.

Descriptores: Puntos cuánticos; excitones; presión hidrostática.

PACS: 73.20.Dx; 73.20.Hb; 73.21.La

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Acknowledgments

This work was partially financed by Colombian Agencies COLCIENCIAS (Grant No. 1101–333–18707) and the Universidad Nacional de Colombia (DINAIN–20601003550 and DIB–8003060).

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