Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu một số hiệu ứng động trong các hệ bán dẫn thấp chiều khi có mặt của sóng điện từ mạnh bức xạ laser - Nguyễn Đình Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------- Nguyễn Đình Nam NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HIỆU ỨNG ĐỘNG TRONG CÁC HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH (BỨC XẠ LASER) LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------- Nguyễn Đình Nam NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HIỆU ỨNG ĐỘNG TRONG CÁC HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH (BỨC XẠ LASER) Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán Mã số: 62 44 01 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. NGUYỄN QUANG BÁU Hà Nội - 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Đình Nam LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến GS.TS Nguyễn Quang Báu, ngƣời thầy luôn tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu, luôn đƣa ra những ý kiến đóng góp quý báu để tác giả hoàn thành luận án này.

Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong tổ Vật lý lý thuyết, các thầy cô trong Khoa Vật lý, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã đóng góp ý kiến quý báu cho luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Sau đại học đã tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả xin cảm ơn Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ quốc gia (Đề tài Nafosted 103. Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn đến tất cả những ngƣời thân, đồng nghiệp, bạn bè đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Tác giả luận án Nguyễn Đình Nam LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC. 1 BẢNG ĐỐI CHIỀU THUẬT NGỮ ANH - VIỆT VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT. 3 DANH MỤC HÌNH VẼ. TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU VÀ LÝ THUYẾT LƢỢNG TỬ VỀ MỘT SỐ HIỆU ỨNG ĐỘNG TRONG BÁN DẪN KHỐI KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH ( BỨC XẠ LASER).

Tổng quan về một số hệ bán dẫn thấp chiều. Phổ năng lƣợng và hàm sóng của điện tử trong hố lƣợng tử. Phổ năng lƣợng và hàm sóng của điện tử trong siêu mạng hợp phần. Phổ năng lƣợng và hàm sóng của điện tử trong siêu mạng pha tạp.

Phƣơng pháp phƣơng trình động lƣợng tử và lý thuyết lƣợng tử về một số hiệu ứng động trong bán dẫn khối. Phƣơng pháp phƣơng trình động lƣợng tử và lý thuyết lƣợng tử về hiệu ứng từ trở trong bán dẫn khối. Phƣơng pháp phƣơng trình động lƣợng tử và lý thuyết lƣợng tử về hiệu ứng Hall trong bán dẫn khối. Phƣơng pháp phƣơng trình động lƣợng tử và lý thuyết lƣợng tử về hiệu ứng âm-điện-từ trong bán dẫn khối.

TỪ TRỞ TRONG CÁC BÁN DẪN THẤP CHIỀU KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH (BỨC XẠ LASER). Từ trở trong hố lƣợng tử với hố thế parabol khi có mặt của sóng điện từ mạnh (bức xạ laser). Biểu thức từ trở trong hố lƣợng tử với hố thế parabol. Kết quả tính số và thảo luận.

43 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Từ trở trong siêu mạng hợp phần khi có mặt của sóng điện từ mạnh (bức xạ laser). Biểu thức từ trở trong siêu mạng hợp phần. Kết quả tính số và thảo luận.

Từ trở trong siêu mạng pha tạp khi có mặt của sóng điện từ mạnh (bức xạ laser). Biểu thức của từ trở trong siêu mạng pha tạp. Kết quả tính số và thảo luận. Kết luận chƣơng 2.

HIỆU ỨNG HALL TRONG CÁC BÁN DẪN THẤP CHIỀU KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH (BỨC XẠ LASER). Biểu thức hệ số Hall trong siêu mạng hợp phần khi có mặt của sóng điện từ mạnh. Tƣơng tác điện tử - phonon âm. Tƣơng tác điện tử - phonon quang.

Kết quả tính số và thảo luận. Tƣơng tác điện tử - phonon âm. Tƣơng tác điện tử - phonon quang. Kết luận chƣơng 3.

HIỆU ỨNG ÂM-ĐIỆN-TỪ TRONG CÁC BÁN DẪN THẤP CHIỀU KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH (BỨC XẠ LASER). Biểu thức trƣờng âm-điện-từ trong siêu mạng pha tạp khi có mặt của sóng điện từ mạnh (bức xạ laser). Kết quả tính số và thảo luận. Kết luận chƣơng 4.

83 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 94 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ ANH - VIỆT VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Anh Tiếng Việt Viết Tắt Magnetoresistance Từ trở Magnetoconductivity Độ dẫn từ Hall conductivity Độ dẫn Hall Hall resistance Điện trở Hall Hall coefficient Hệ số Hall Acoustomagnetoelectric Âm-điện-từ AME Electromagnetic wave Sóng điện từ EMW Optical phonon Phonon quang Acoustic phonon Phonon âm Quantum well Hố lƣợng tử QW Semiconductor superlattice Siêu mạng bán dẫn Doped semiconductor superlattice Siêu mạng bán dẫn pha tạp DSSL Compositional semiconductor superlattice Siêu mạng bán dẫn hợp phần CSSL Quantum wire Dây lƣợng tử QW Bulk semiconductor Bán dẫn khối Zero dimension Không chiều 0D One dimension Một chiều 1D Two dimension Hai Chiều 2D Three dimension Ba Chiều 3D 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hiệu ứng Hall trong bán dẫn khối .1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của từ trở tƣơng đối vào nhiệt độ trong hố lƣợng tử với hố thế parabol và xét tƣơng tác điện tử - phonon âm .2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của từ trở tƣơng đối vào biên độ sóng điện từ trong hố lƣợng tử với hố thế parabol và xét tƣơng tác điện tử - phonon âm .3: Đồ thị sự phụ thuộc của từ trở vào từ trƣờng tại các giá trị khác nhau của nhiệt độ trong siêu mạng hợp phần GaN / Al0.75 N và xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1  5 103 V / m , E0  0 , d I  15 nm , d II  10 nm .4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của từ trở  xx vào nghịch đảo của từ trƣờng 1/B tại các giá trị khác nhau của nhiệt độ trong siêu mạng hợp phần GaN / Al0.75 N và xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1  5  103 V / m , E0  0 , d I  15 nm , d II  10 nm .5: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của biên độ tƣơng đối A T , Bn  / A T0 , Bn  của từ trở vào nhiệt độ trong siêu mạng GaN / Al0. Các ô vuông đậm là kết quả tính toán của chúng tôi, đƣờng chấm tròn là kết quả thực nghiệm trong dị cấu trúc Al0.75 N / AlN / GaN từ [68] và đƣờng nét đứt là lý thuyết trong [40] .6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của từ trở vào tỉ số  / c với các giá trị  xác định trong siêu mạng hợp phần GaN / Al0.75 N và xét tƣơng tác điện tử - phonon âm trong hai trƣờng hợp: có mặt của sóng điện từ (đƣờng nét liền) và không có mặt của sóng điện từ (đƣờng nét đứt) với E1  5 103 V / m , d I  15 nm , d II  10 nm , T  4.7: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của từ trở vào tỉ số  / c với B  4T ( c  3.42  1012 Hz ) tại các giá trị khác nhau của chu kỳ siêu mạng hợp phần GaN / Al0.75 N và xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1  5  103 V / m , E0  7  106V / m , T  4.

54 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.8: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của từ trở vào từ trƣờng tại các giá trị khác nhau của độ dày lớp GaN (các hố lƣợng tử) trong siêu mạng hợp phần GaN / Al0.75 N và xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1  5  103 V / m , E0  7  106V / m , T  4.2K và độ dày lớp Al0.9: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của từ trở vào từ trƣờng tại các giá trị khác nhau của hàm lƣợng Al trong siêu mạng hợp phần GaN / AlcGa1c N và xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1  5 103 V / m , E0  7  106V / m , d I  15nm , d II  10nm và T  4.10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của từ trở tƣơng đối vào biên độ sóng điện từ .1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số Hall vào từ trƣờng trong hai trƣờng hợp, có mặt và không có mặt của sóng điện từ trong siêu mạng hợp phần GaAs/Al0.7As và xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1  5  102V / m , d  25 nm , và T = 4 K .2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số Hall vào tần số sóng điện từ tại các giá trị khác nhau của biên độ sóng điện từ trong siêu mạng hợp phần GaAs/Al0.7As và xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1  5  102V / m , B  3 T , d  25 nm , và T = 4 K .3: Đồ thị biểu diễn hệ số Hall phụ thuộc vào nhiệt độ và tần số sóng điện từ trong siêu mạng hợp phần GaN / Al0.4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số Hall vào nhiệt độ tại các giá trị khác nhau của biên độ sóng điện từ trong siêu mạng hợp phần GaN / Al0.5: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của từ trở vào nhiệt độ tại các giá trị khác nhau của biên độ sóng điện từ trong siêu mạng hợp phần GaN / Al0.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của trƣờng âm-điện-từ vào tần số sóng âm với các giá trị khác nhau của từ trƣờng B=0. 79 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của trƣờng âm-điện-từ vào tần số của sóng âm với các giá trị khác nhau của tần số sóng điện từ =51014(s-1) (đƣờng liền), =4.