- ẢNH HƢỞNG CỦA PHONON GIAM CẦM LÊN HIỆU ỨNG RADIO ĐIỆN TRONG DÂY LƢỢNG TỬ. - HÌNH CHỮ NHẬT VỚI THẾ CAO VÔ HẠN. - HÌNH CHỮ NHẬT VỚI THẾ CAO VÔ HẠN (CƠ CHẾ TÁN XẠ ĐIỆN TỬ -PHONON QUANG). - 1 Chƣơng 1: Dây lƣợng tử và lý thuyết lƣợng tử về hiệu ứng radio điện trong bán dẫn khối. - Dây lượng tử. - Lý thuyết lượng tử về hiệu ứng radio điện trong bán dẫn khối. - 5 Chƣơng 2: Hiệu ứng radio điện trong dây lƣợng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn dƣới ảnh hƣởng của phonon quang giam cầmError! Bookmark not defined.. - Hamiltonion của điện tử - phonon quang giam cầm trong dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn. - Phương trình động lượng tử cho điện tử trong dây lượng tử hình chữ nhật. - Biểu thức mật độ dòng radio-điện toàn phần qua dây lượng tử hình chữ nhật. - Biểu thức giải tích cho cường độ trường radio - điện trong dây lượng tử hình chữ nhật. - Chƣơng 3: Tính toán số và vẽ đồ thị kết quả lý thuyết cho dây lƣợng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn của GaAs/GaAsAl. - Thành tựu của khoa học Vật lý cuối những năm 80 của thế kỷ 20 được đặc trưng bởi sự chuyển hướng đối tượng nghiên cứu chính, từ các vật liệu bán dẫn khối (bán dẫn có cấu trúc 3 chiều) sang bán dẫn thấp chiều. - Việc chuyển từ hệ vật liệu có cấu trúc 3 chiều sang hệ vật liệu có cấu trúc thấp chiều đã làm thay đổi đáng kể cả về mặt định tính cũng như định lượng các tính chất vật lý của vật liệu như tính chất quang, tính chất động (tán xạ điện tử - phonon, tán xạ điện tử - tạp chất, tán xạ bề mặt. - Với ý nghĩa khoa học cũng như các ứng dụng của hệ thấp chiều trong đời sống ở trên đã giải thích lí do tại sao các hệ bán dẫn thấp chiều đã và đang là xu hướng nghiên cứu chính của các nhà vật lý trong nước và thế giới . - Tùy theo trường điện thế phụ mà các bán dẫn thấp chiều có thể là bán dẫn 2 chiều (giếng lượng tử, hố lượng tử, siêu mạng hợp phần, siêu mạng pha tạp, màng mỏng. - hoặc bán dẫn 1 chiều (dây lượng tử: hình trụ, hình chữ nhật. - hoặc bán dẫn 0 chiều (chấm lượng tử, điểm lượng tử. - Ở bán dẫn khối, các điện tử có thể chuyển động trong toàn mạng tinh thể (cấu trúc 3 chiều), nhưng ở các hệ thấp chiều chuyển động của điện tử sẽ bị giới hạn nghiêm ngặt dọc theo một hoặc hai hoặc ba trục tọa độ. - Sự lượng tử hóa phổ năng lượng của các hạt tải dẫn đến sự thay đổi cơ bản các tính chất của vật liệu như hàm phân bố, mật độ trạng thái, mật độ dòng, tương tác điện tử- phonon,… điều này đã được các nhà vật lý rất quan tâm. - Đặc biệt thời gian gần đây các tính chất và hiệu ứng vật lý trong dây lượng tử đã được các nhà nghiên cứu rất chú trọng . - Gần đây, hiệu ứng radio - điện trong bán dẫn thấp chiều được quan tâm nghiên cứu nhiều bằng nhiều phương pháp khác nhau . - Bài toán về ảnh hưởng của phonon giam cầm lên hiệu ứng radio điện trong bán dẫn hai chiều đã được nghiên cứu bằng phương pháp phương trình động lượng tử trong các công. - Tuy nhiên đối với hệ bán dẫn một chiều thì mới chỉ có các công trình nghiên cứu về sự ảnh hưởng của điện tử giam cầm mà chưa có các công trình nghiên cứu về sự ảnh hưởng của phonon giam cầm. - Vì vậy, trong luận văn này, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Ảnh hƣởng của phonon giam cầm liên hiệu ứng radio - điện trong dây lƣợng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn (cơ chế tán xạ điện tử -phonon quang)”.. - Đối với bài toán về hiệu ứng radio - điện trong dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn, chúng tôi sử dụng phương pháp phương trình động lượng tử. - Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi khi nghiên cứu các hệ bán dẫn thấp chiều, đạt hiệu quả cao và cho kết quả có ý nghĩa khoa học nhất định. - Từ Hamilton của hệ điện tử - phonon quang giam cầm trong biểu diễn lượng tử hóa lần hai ta xây dựng phương trình động lượng tử cho điện tử giam cầm trong dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn, sau đó tính mật độ dòng hạt tải, cuối cùng suy ra biểu thức giải tích của cường độ trường radio - điện.. - Ngoài ra còn sử dụng chương trình Matlab để tính toán số và vẽ đồ thị sự phụ thuộc của cường độ trường radio - điện vào tần số của bức xạ laser và tần số sóng điện từ phân cực thẳng.. - Cấu trúc luận văn. - Chương 1: Dây lượng tử và lý thuyết lượng tử về hiệu ứng radio - điện trong bán dẫn khối.. - Chương 2: Hiệu ứng radio điện trong dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn dưới ảnh hưởng của phonon quang giam cầm (tán xạ điện tử - phonon quang).. - Chương 3: Tính toán số và vẽ đồ thị kết quả lý thuyết cho dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn của GaAs/GaAsAl.. - Các kết quả chính của luận văn chứa đựng trong chương 2 và chương 3, trong đó đáng lưu ý là đã thu được biểu thức giải tích của trường radio - điện trong dây. - lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn (cơ chế tán xạ điện tử – phonon quang) có kể đến ảnh hưởng của phonon giam cầm. - Các kết quả thu được đã chứng tỏ ảnh hưởng đáng kể của phonon giam cầm lên hiệu ứng radio điện trong dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn (cơ chế tán xạ điện tử - phonon quang). - Đồng thời luận văn cũng đã thực hiện việc tính số và vẽ đồ thị cho dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn của GaAs/GaAsAl để làm rõ hơn về hiệu ứng radio-điện trong dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn khi có kể đến sự giam cầm phonon.. - Các kết quả thu được trong luận văn là mới và có giá trị khoa học, góp phần vào phát triển lý thuyết về hiệu ứng radio – điện trong bán dẫn thấp chiều nói chung và trong dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn nói riêng.. - DÂY LƢỢNG TỬ VÀ LÝ THUYẾT LƢỢNG TỬ VỀ HIỆU ỨNG RADIO ĐIỆN TRONG BÁN DẪN KHỐI. - Dây lƣợng tử. - Tổng quan về dây lượng tử. - Dây lượng tử (quantum wires) thuộc hệ cấu trúc bán dẫn một chiều. - Dây lượng tử có thể được chế tạo nhờ kĩ thuật lithography (điêu khắc) và photething (quang khắc) từ các lớp giếng lượng tử, hoặc được chế tạo nhờ phương pháp epitaxy chùm phân tử hoặc hết tủa hơi kim loại hóa hữu cơ, một cách chế tạo khác là sử dụng các cổng (gates) trên một transistor hiệu ứng trường (bằng cách này có thể tạo ra các kênh thấp chiều hơn trên hệ khí điện tử hai chiều). - Bằng các kỹ thuật này, chúng ta đã chế tạo được các dây lượng tử có các tính chất vật lý khá tốt với các hình dạng khác nhau như: dây lượng tử hình trụ, dây lượng tử hình chữ nhật,…. - mỗi dây lượng tử được đặc trưng bởi một thế giam giữ khác nhau.. - Trong dây lượng tử chuyển động của điện tử bị giới hạn theo hai chiều giới hạn của dây (chọn là trục x và trục y) và nó chỉ có thể chuyển động tự do theo chiều còn lại (trục z, trong một số bài toán chiều này thường được gọi là vô hạn) vì vậy nên hệ điện tử trong trường hợp này còn được gọi là khí điện tử chuẩn một chiều. - Trong dây lượng tử phổ năng lượng trở nên gián đoạn và lượng tử theo hai chiều.. - Bài toán tìm phổ năng lượng và hàm sóng điện tử trong dây lượng tử sẽ được giải quyết dễ dàng thông qua việc giải phương trình Schrodinger một điện tử cho hệ một chiều:. - là thế năng tương tác giữa các điện tử. - là thế năng giam giữ các điện tử do sự giảm kích thước. - m: là khối lượng hiệu dụng của điện tử.. - Phổ năng lượng và hàm sóng của điện tử trong dây lượng tử hình chữ nhật. - Giả sử hố thế giam giữ cao vô hạn:. - Hàm sóng và phổ năng lượng của dây lượng tử hình chữ nhật thu được trực tiếp từ việc giải phương trình Shrodinger:. - n,l biểu thị sự lượng tử hóa phổ năng lượng theo chiều x và y.. - là các véc tơ sóng của điện tử.. - L x , L y , L z là kích thước dây lượng tử theo chiều x, y, z.. - Lý thuyết lƣợng tử về hiệu ứng radio điện trong bán dẫn khối. - Hiệu ứng radio điện liên quan đến việc các hạt tải tự do của sóng điện từ mang theo cả năng lượng và xung lượng lan truyền trong vật liệu. - Ta khảo sát hệ hạt tải của bán dẫn khối đặt trong:. - theo các trục trong điều kiện phụ thuộc vào tham số của hố lượng tử: phổ năng lượng và các giá trị ω, Ω, E. - Đó chính là các hiệu ứng radio điện.. - Bây giờ ta thành lập biểu thức giải tích về cường độ điện trường E 0x , E 0y , E 0z thông qua việc thiết lập phương trình động lượng tử cho hàm phân bố hạt tải f p, t. - trong bán dẫn khối:. - m là khối lượng hiệu dụng của điện tử. - f là hàm số phân bố cân bằng của hạt tải xét trong trường hợp khí điện tử không 0 suy biến thì ta có phân bố Boltzman:. - Nguyễn Quang Báu (chủ biên), Đỗ Quốc Hùng, Lê Tuấn (2011), Lý thuyết bán dẫn hiện đại, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.. - Nguyễn Quang Báu (chủ biên), Nguyễn Vũ Nhân, Phạm Văn Bền (2010), Vật lý bán dẫn thấp chiều, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.. - Vũ Thị Hạnh (2014), Ảnh hưởng của phonon giam cầm lên hiệu ứng radio điện trong hố lượng tử với cơ chế tán xạ điện tử - phonon quang, Luận văn Thạc sĩ khoa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.. - Nguyễn Thị Huệ (2014), Hiệu ứng radio điện trong hố lượng tử, Luận văn Thạc sĩ khoa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.. - Nguyễn Thị Thanh Huyền (2014), Ảnh hưởng của phonon giam cầm lên hiệu ứng radio điện trong hố lượng tử với cơ chế tán xạ điện tử - phonon âm, Luận văn Thạc sĩ khoa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.. - Lê Thái Hưng (2013), Ảnh hưởng của phonon giam cầm lên một số hiệu ứng cao tần trong bán dẫn thấp chiều, Luận văn Tiến sĩ khoa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.. - Bùi Mạnh Linh (2014), Hiệu ứng radio điện trong siêu mạng hợp phần, Luận văn Thạc sĩ khoa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.. - Phạm Văn Nghĩa (2014), Hiệu ứng radio điện trong dây lượng tử hình chữ nhật với hố thế cao vô hạn, trường hợp tán xạ - phonon âm, Luận văn Thạc sĩ khoa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.. - Phạm Ngọc Thắng (2014), Ảnh hưởng của phonon giam cầm lên hiệu ứng radio điện trong siêu mạng pha tạp với cơ chế tán xạ điện tử - phonon âm, Luận văn Thạc sĩ khoa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.. - Trần Thị Quỳnh Trang (2014), Hiệu ứng radio điện trong dây lượng tử hình chữ nhật với hố thế cao vô hạn, trường hợp tán xạ điện tử - phonon quang, Luận văn Thạc sĩ khoa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.