Luận án tiến sĩ vật lí electron vμ phonon trong dây lượng tử có cấu trúc lõi vỏ
Luận án: Luận án tiến sĩ vật lí electron vμ phonon trong dây lượng tử có cấu trúc lõi vỏ. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.net
Năm xuất bản
Số trang
112
Thời gian đọc
17 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Electron trong dây lượng tử: Tính chất và trạng thái
- Số trang:
- 112 trang
- Trường:
- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam - Viện Vật lý
- Chuyên ngành:
- Vật lý lý thuyết và Vật lý toán
- Tác giả:
- Lê Thanh Hải
- Năm:
- 2014
Tóm tắt nội dung luận án
I. Electron trong dây lượng tử Tính chất và trạng thái
Nghiên cứu tập trung vào hành vi của electron trong cấu trúc dây lượng tử lõi-vỏ. Các tính chất điện tử cơ bản của hệ được phân tích sâu sắc. Việc hiểu rõ trạng thái electron là nền tảng cho sự phát triển của vật lý chất rắn và vật lý vật chất ngưng tụ. Kích thước nano của dây lượng tử tạo ra sự giam hãm lượng tử mạnh mẽ. Điều này dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong phổ năng lượng của electron. Luận án khảo sát chi tiết các mức năng lượng liên kết. Đồng thời, các yếu tố như độ dày lớp rào và bán kính lõi cũng được xem xét. Kết quả cung cấp cái nhìn toàn diện về đặc tính điện tử của dây lượng tử. Đặc biệt là những thay đổi trong hằng số điện môi. Sự biến đổi của đường tán sắc plasmon cũng được phân tích kỹ lưỡng. Đây là những yếu tố then chốt để phát triển các thiết bị điện tử nano.
1.1. Trạng thái năng lượng electron
Trạng thái năng lượng của electron trong dây lượng tử được xác định bởi sự giam hãm lượng tử. Các electron bị giới hạn trong không gian một chiều, dẫn đến phổ năng lượng rời rạc. Áp dụng các nguyên lý của cơ học lượng tử, mô hình tính toán mức năng lượng electron được xây dựng. Cấu trúc lõi-vỏ của dây lượng tử, ví dụ như GaAs/AlGaAs, đóng vai trò quan trọng. Nó tạo ra các giếng thế khác nhau, ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố năng lượng. Luận án chi tiết cách các tham số hình học, như bán kính lõi và độ dày lớp vỏ, điều chỉnh các mức năng lượng này. Mật độ trạng thái của electron cũng được nghiên cứu, cung cấp thông tin về khả năng lấp đầy các mức năng lượng. Hiểu biết này là cơ sở để thiết kế vật liệu với tính chất điện tử mong muốn trong vật lý chất rắn.
1.2. Hằng số điện môi và tán sắc plasmon
Hằng số điện môi là một tính chất điện tử cơ bản, phản ánh khả năng phản ứng của vật liệu với điện trường. Trong dây lượng tử, hằng số điện môi bị ảnh hưởng bởi cấu trúc giam hãm và mật độ electron. Nghiên cứu này phân tích sự phụ thuộc của hằng số điện môi vào nhiệt độ, nồng độ electron, và kích thước của dây lõi-vỏ. Các kết quả chỉ ra rằng độ dày lớp rào có tác động đáng kể. Ngoài ra, luận án khảo sát các dao động tập thể của electron, hay còn gọi là plasmon. Các đường tán sắc plasmon được tính toán và phân tích. Chúng biểu diễn mối quan hệ giữa tần số plasmon và véc tơ sóng. Sự biến đổi của đường tán sắc plasmon dưới các điều kiện khác nhau cung cấp thông tin quý giá về động lực học của hệ electron. Điều này rất quan trọng cho các ứng dụng trong vật lý vật chất ngưng tụ và công nghệ nano.
II. Phonon quang học trong dây lượng tử lõi vỏ
Phonon là các dao động mạng tinh thể, đóng vai trò then chốt trong vận chuyển năng lượng và tương tác với electron. Luận án tập trung vào các phonon quang học (LO phonon) trong dây lượng tử có cấu trúc lõi-vỏ. Sự giam hãm không chỉ ảnh hưởng đến electron mà còn đến các mode phonon. Các mode phonon bị lượng tử hóa, dẫn đến phổ phonon phức tạp hơn so với vật liệu khối. Việc nghiên cứu các mode phonon này rất quan trọng để hiểu các quá trình tán xạ và vận chuyển nhiệt. Các mô hình lý thuyết được phát triển để mô tả chính xác các mode phonon và đường tán sắc của chúng. Kết quả cho thấy sự ảnh hưởng mạnh mẽ của cấu trúc hình học và vật liệu. Điều này mở ra khả năng điều khiển các tính chất vật lý của dây lượng tử thông qua thiết kế cấu trúc.
2.1. Các mode phonon LO
Trong dây lượng tử cấu trúc lõi-vỏ, các mode phonon quang học dọc (LO phonon) biểu hiện sự lượng tử hóa độc đáo. Do sự giam hãm và sự khác biệt về hằng số điện môi giữa lõi và vỏ, nhiều loại mode phonon xuất hiện. Chúng bao gồm các mode bị giam hãm trong lõi, các mode giao diện tại ranh giới lõi-vỏ, và các mode lan truyền trong vỏ. Luận án xây dựng phương pháp để xác định các mode này một cách chính xác. Các yếu tố như bán kính lõi và độ dày lớp vỏ ảnh hưởng trực tiếp đến tần số và hình dạng của các mode phonon. Sự phân tích các mode phonon này rất quan trọng. Nó cung cấp cái nhìn sâu sắc về động lực học mạng tinh thể. Từ đó, hiểu rõ hơn về khả năng tương tác của chúng với electron trong hệ vật liệu nano này. Đây là một khía cạnh cơ bản của vật lý chất rắn.
2.2. Đường tán sắc phonon
Đường tán sắc phonon mô tả mối quan hệ giữa tần số và véc tơ sóng của các dao động mạng. Trong dây lượng tử, các đường tán sắc này trở nên phức tạp do hiệu ứng giam hãm lượng tử. Luận án tính toán và trình bày các đường tán sắc cho các mode LO phonon khác nhau. Kết quả cho thấy sự phân chia và dịch chuyển của các nhánh tán sắc. Đặc biệt, sự ảnh hưởng của việc có lớp vỏ kim loại bao bọc hay không cũng được xem xét. Điều kiện biên tại các giao diện lõi-vỏ và bề mặt ngoài đóng vai trò quyết định. Phân tích đường tán sắc phonon giúp xác định năng lượng và động lượng của các phonon. Thông tin này là cần thiết để đánh giá các quá trình tán xạ. Đây là một đóng góp quan trọng vào lĩnh vực vật lý vật chất ngưng tụ.
III. Tương tác electron phonon và vận chuyển điện tử
Tương tác giữa electron và phonon là một cơ chế cơ bản ảnh hưởng đến tính chất vận chuyển điện tử và nhiệt trong vật liệu. Trong dây lượng tử, tương tác này được tăng cường hoặc thay đổi do sự giam hãm lượng tử. Nghiên cứu này tập trung vào tương tác Fröhlich giữa electron và LO phonon. Đây là tương tác chủ đạo trong nhiều vật liệu bán dẫn phân cực. Việc định lượng chính xác tương tác này rất quan trọng. Nó giúp dự đoán hành vi của các thiết bị điện tử nano. Luận án xây dựng mô hình toán học cho Hamiltonian tương tác. Sau đó, nó tính toán tốc độ tán xạ của electron. Các kết quả cung cấp hiểu biết sâu sắc về các yếu tố kiểm soát quá trình tán xạ. Điều này có ý nghĩa lớn đối với vật lý chất rắn và các ứng dụng công nghệ.
3.1. Hamiltonian tương tác
Hamiltonian tương tác electron-LO phonon mô tả năng lượng của sự ghép nối giữa electron và dao động mạng. Trong dây lượng tử lõi-vỏ, sự giam hãm không gian của cả electron và phonon làm cho Hamiltonian này trở nên phức tạp hơn so với vật liệu khối. Luận án phát triển một dạng Hamiltonian chi tiết. Nó có tính đến hình học của cấu trúc lõi-vỏ và các mode phonon cụ thể. Các yếu tố như hằng số điện môi của lõi và vỏ, cũng như các tham số vật liệu khác, được đưa vào mô hình. Hamiltonian này là công cụ thiết yếu của cơ học lượng tử. Nó cho phép định lượng cường độ tương tác. Từ đó, xác định ảnh hưởng của tương tác electron-phonon đến các quá trình vật lý. Điều này có vai trò quan trọng trong việc hiểu vận chuyển điện tử và nhiệt.
3.2. Tốc độ tán xạ electron
Tốc độ tán xạ electron bởi LO phonon là một đại lượng quan trọng. Nó xác định điện trở suất và thời gian sống của các trạng thái electron kích thích. Luận án tính toán tốc độ tán xạ này trong dây lượng tử lõi-vỏ. Các yếu tố ảnh hưởng như nhiệt độ, nồng độ electron, và đặc tính của các mode phonon được phân tích. Kết quả cho thấy tốc độ tán xạ phụ thuộc mạnh mẽ vào kích thước và cấu trúc của dây. Tốc độ tán xạ cao hơn có thể dẫn đến hiệu suất vận chuyển điện tử kém. Ngược lại, việc giảm tán xạ có thể cải thiện hiệu suất của các thiết bị điện tử. Phân tích này đóng góp vào hiểu biết về vận chuyển điện tử và mở ra hướng tối ưu hóa vật liệu trong vật lý chất rắn.
IV. Dây lượng tử cấu trúc lõi vỏ Ảnh hưởng đến tính chất
Cấu trúc lõi-vỏ là một đặc điểm thiết yếu của dây lượng tử được nghiên cứu. Nó mang lại khả năng điều chỉnh linh hoạt các tính chất vật lý của hệ. Luận án đi sâu vào việc phân tích cách các tham số hình học và vật liệu của cấu trúc lõi-vỏ ảnh hưởng đến hành vi của electron và phonon. Từ đó, tác động đến tương tác electron-phonon. Sự thay đổi trong độ dày lớp rào, bán kính lõi, và thành phần vật liệu có thể dẫn đến sự điều chỉnh đáng kể các mức năng lượng electron. Nó cũng làm thay đổi phổ phonon và cường độ tương tác. Kết quả nghiên cứu cung cấp hướng dẫn thiết kế các dây lượng tử với các tính chất điện tử và quang học tối ưu cho các ứng dụng cụ thể.
4.1. Ảnh hưởng độ dày lớp rào
Độ dày lớp rào, hay lớp vỏ, của dây lượng tử lõi-vỏ có ảnh hưởng sâu sắc đến các tính chất điện tử và phononic. Một lớp rào dày hơn có thể tăng cường sự giam hãm của electron. Điều này dẫn đến sự dịch chuyển các mức năng lượng và thay đổi mật độ trạng thái. Ngược lại, một lớp rào mỏng hơn có thể cho phép sự xuyên hầm lượng tử. Nó cũng có thể làm thay đổi các mode phonon giao diện. Luận án phân tích chi tiết sự phụ thuộc của hằng số điện môi, đường tán sắc plasmon, và các mode phonon vào độ dày lớp rào. Hiểu biết về ảnh hưởng này là cực kỳ quan trọng. Nó giúp kỹ sư vật liệu điều chỉnh các tính chất điện tử của dây lượng tử. Từ đó, tối ưu hóa hiệu suất của các thiết bị dựa trên cấu trúc này trong vật lý chất rắn.
4.2. Vật liệu và kích thước lõi
Việc lựa chọn vật liệu và kích thước của phần lõi trong dây lượng tử lõi-vỏ là yếu tố quyết định các tính chất của hệ. Ví dụ, hệ GaAs/AlGaAs được sử dụng rộng rãi do khả năng tạo giếng thế. Thành phần Al trong lớp vỏ AlGaAs có thể được điều chỉnh để thay đổi chiều cao hàng rào thế. Bán kính lõi xác định mức độ giam hãm lượng tử cho electron. Nó cũng ảnh hưởng đến các mode phonon và cường độ tương tác electron-phonon. Luận án khám phá cách thay đổi các tham số này tác động đến mức năng lượng electron, hằng số điện môi, và đường tán sắc phonon. Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách kỹ thuật vật liệu có thể điều khiển các tính chất của dây lượng tử. Điều này rất quan trọng trong vật lý vật chất ngưng tụ và thiết kế linh kiện.
V. Kết quả nghiên cứu Ứng dụng trong vật lý chất rắn
Luận án này đưa ra những đóng góp quan trọng trong việc hiểu biết về electron và phonon trong dây lượng tử cấu trúc lõi-vỏ. Các mô hình lý thuyết mới được phát triển để phân tích toàn diện các tính chất điện tử và phonon. Các kết quả cung cấp cái nhìn sâu sắc về tương tác electron-phonon. Nó mở ra những hướng đi mới cho việc thiết kế và phát triển các vật liệu nano. Những phát hiện này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghệ cao. Đây là một bước tiến quan trọng trong vật lý chất rắn. Nó cũng là nền tảng cho nghiên cứu sâu hơn về vận chuyển điện tử và vận chuyển nhiệt. Công trình này củng cố hiểu biết cơ bản về cơ học lượng tử trong các hệ giam hãm.
5.1. Đóng góp khoa học chính
Luận án đã đạt được nhiều đóng góp khoa học quan trọng. Một mô hình lý thuyết toàn diện đã được phát triển để mô tả trạng thái electron và phonon trong dây lượng tử lõi-vỏ. Các mức năng lượng electron, hằng số điện môi, và đường tán sắc plasmon được tính toán chi tiết. Đồng thời, các mode LO phonon và đường tán sắc của chúng cũng được xác định. Đặc biệt, Hamiltonian tương tác electron-LO phonon đã được xây dựng và tốc độ tán xạ electron được tính toán. Nghiên cứu đã làm rõ ảnh hưởng của cấu trúc lõi-vỏ, vật liệu, và kích thước lên các tính chất này. Các kết quả này cung cấp một cơ sở lý thuyết vững chắc cho việc phát triển các thiết bị dựa trên dây lượng tử. Đây là một đóng góp có giá trị cho vật lý vật chất ngưng tụ.
5.2. Hướng phát triển tiềm năng
Những kết quả từ luận án mở ra nhiều hướng phát triển tiềm năng trong tương lai. Nghiên cứu có thể được mở rộng để xem xét các loại tương tác khác. Ví dụ, tương tác với phonon âm học hoặc với các trường điện từ bên ngoài. Khảo sát các cấu trúc dây lượng tử phức tạp hơn cũng là một hướng đi hứa hẹn. Ứng dụng của dây lượng tử trong các thiết bị quang điện tử và cảm biến nano là rất lớn. Việc phân tích sâu hơn về vận chuyển nhiệt trong các hệ này cũng rất quan trọng. Điều này giúp phát triển các vật liệu nhiệt điện hiệu quả. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào hiệu ứng của từ trường. Nó cũng có thể tập trung vào các chế độ giam hãm khác nhau. Công trình này tạo nền tảng vững chắc cho các khám phá mới trong vật lý chất rắn và công nghệ nano.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (112 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộVIÖN HµN L¢M KHOA HäC Vµ C¤NG NGHÖ VIÖT NAM VIÖN VËT Lý L£ THANH H¶I electron Vµ phonon trong d©y l−îng tö Cã CÊU TróC LâI - Vá Chuyªn ngµnh: VËt lý lý thuyÕt vµ VËt lý to¸n M· sè: 62 44 01 03 LuËn ¸n tiÕn sÜ vËt lý Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS. NguyÔn Nh− §¹t Hµ NéI, N¡M 2014 Lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i. C¸c kÕt qu¶ míi mµ t«i c«ng bè trong luËn ¸n lµ trung thùc vµ ch−a ®−îc ai c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c.n¨m 2014 1 Lêi c¸m ¬n T«i xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c tíi PGS. TS NguyÔn Nh− §¹t – Ng−êi thÇy ®· tËn t×nh chØ b¶o h−íng dÉn t«i thùc hiÖn luËn ¸n nµy.
T«i xin ch©n thµnh c¸m ¬n ViÖn VËt lý, ViÖn Hµn L©m Khoa Häc vµ C«ng NghÖ ViÖt Nam ®· t¹o ®iÒu kiÖn tèt cho t«i trong qu¸ tr×nh t«i häc tËp vµ nghiªn cøu t¹i ViÖn; phßng Sau §¹i Häc cña ViÖn ®· hç trî t«i hoµn thµnh c¸c thñ tôc b¶o vÖ LuËn ¸n. T«i xin c¸m ¬n Tr−êng §¹i häc X©y Dùng, ®Æc biÖt lµ Khoa C¬ KhÝ X©y Dùng n¬i t«i c«ng t¸c ®· t¹o ®iÒu kiÖn ®Ó t«i hoµn thµnh nghiªn cøu luËn ¸n nµy trong khu«n khæ hÖ nghiªn cøu sinh b¸n tËp trung. T¸c gi¶ Lª Thanh H¶i 2 Môc lôc Lêi cam ®oan…………….2 Danh s¸ch h×nh vÏ………………………….9 CH¦¥NG 1: ELECTRON TRONG D¢Y L¦îng tö. Tr¹ng th¸i electron trong d©y.40 CH¦¥NG 2: PHONON QUANG DäC TRONG D©y L¦îng tö.
C¸c mode LO phonon trong d©y l−îng tö .51 CH¦¥NG 3: T¸N X¹ CñA ELECTRON BëI LO PHONON. Hamiltonian t−¬ng t¸c electron - LO phonon. Tèc ®é t¸n x¹ cña electron bëi LO phonon .62 C¸C C¤NG TR×NH KHOA HäC §· C¤NG Bè .64 TµI LIÖU THAM KH¶O….79 3 Danh s¸ch h×nh vÏ H×nh VÏ Tiªu ®Ò Trang 0 MËt ®é tr¹ng th¸i cña electron trong c¸c cÊu tróc b¸n 11 dÉn: a) vËt liÖu khèi, b) giÕng l−îng tö, c) d©y l−îng tö, d) chÊm l−îng tö. Sù phô thuéc cña c¸c møc n¨ng l−îng liªn kÕt cña 24 electron vµo ®é dµy líp hµng rµo D = R2 – R1 ®èi víi 4 vïng con (ln) thÊp nhÊt.3 ¶nh h−ëng cña ®é dµy líp rµo lªn h»ng sè ®iÖn m«i tÜnh 32 trong d©y GaAs/Al0,3Ga0,7As, b¸n kÝnh R1 = 3 nm, nång ®é electron n = 105 cm-1, ®é dµy líp rµo thay ®æi víi c¸c gi¸ trÞ mµ R2 R1 = 1, 2; R2 R1 = 3; R2 R1 = 20 ë nhiÖt ®é T = 0K.4 H»ng sè ®iÖn m«i phô thuéc nång ®é electron suy biÕn 32 trong d©y l−îng tö GaAs/Al0,3Ga0,7As cã b¸n kÝnh lâi R1 = 3 nm, R2 R1 = 1, 2 vµ q = 0,5.5 H»ng sè ®iÖn m«i trong d©y GaAs/Al0,3Ga0,7As cã ®é dµy 33 líp hµng rµo R2-R1 = 1 nm, b¸n kÝnh phÇn lâi thay ®æi víi c¸c gi¸ trÞ R1 = 3 nm; 5 nm; 20 nm.6 Phô thuéc cña h»ng sè ®iÖn m«i vµo vÐc t¬ sãng ë T = 34 150K vµ T = 300K trong d©y GaAs/ Al0,3Ga0,7As cã b¸n kÝnh R1 = 3 nm, nång ®é electron n = 105 cm-1.7 Sù phô thuéc cña h»ng sè ®iÖn m«i tÜnh vµo vÐc t¬ sãng 35 ë nhiÖt ®é T =0K Vµ T = 300K trong d©y GaAs/ Al0,3Ga0,7As cã kÝch th−íc R1=3 nm, ®é dµy líp rµo v« h¹n, nång ®é electron däc theo chiÒu dµi d©y n = 106 cm-1.8 H»ng sè ®iÖn m«i tÜnh trong d©y GaAs/Al0.7As cã 35 líp rµo dµy v« h¹n ë nhiÖt ®é T = 300K, nång ®é electron n = 9,0.9 Sù thay ®æi cña h»ng sè ®iÖn m«i trong d©y GaAs/AlxGa1- 36 x As cã líp rµo dµy v« h¹n, nång ®é x cña Al nhËn c¸c gi¸ trÞ x = 0,5 vµ x = 1,0 ®èi víi hÖ electron suy biÕn ë T = 0K (h×nh tr¸i)) vµ hÖ kh«ng suy biÕn ë T = 300K (h×nh ph¶i).10 §−êng t¸n s¾c cña plasmon trong d©y GaAs/AlAs cã b¸n 37 kÝnh R1 = 3 nm, ®é dµy líp hµng rµo R2-R1= 1nm, mËt ®é electron n = 106 cm-1 ë T = 0K vµ T = 300K.11 §−êng t¸n s¾c cña plasmon trong d©y GaAs/Al0,3Ga0,7As 38 cã R1 =3 nm, ®é dµy líp hµng rµo R2-R1=0,6nm ë T = 0K , khi nång ®é electron nhËn c¸c gi¸ trÞ n = 1.12 §é dÞch tÇn sè plasmon trong d©y GaAs/Ga1-xAlxAs cã 38 líp hµng rµo dµy v« h¹n, b¸n kÝnh R1 = 3 nm, nång ®é electron n = 5.106 cm-1 , nång ®é x cña Al ë líp hµng rµo x = 0 so víi d©y cã nång ®é x = 1, ë nhiÖt ®é T=0K vµ T = 300K.13 §é dÞch cña tÇn sè plasmon ë T = 0K trong d©y 39 GaAs/AlxGa1-xAs cã líp hµng rµo dµy v« h¹n khi nång ®é x cã gi¸ trÞ x = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 1,0 so víi d©y cã x = 0.14 §é dÞch tÇn sè plasmon cña d©y 39 GaAs/Al0,3Ga0,7As cã R1 = 3 nm so víi d©y cã R1 = 4 nm vµ R1 = 5 nm ë nhiÖt ®é T = 0K vµ nång ®é electron n = 5.1 §−êng t¸n s¾c cña 4 nh¸nh thÊp nhÊt øng víi m = 0 cña 48 phonon kiÓu 1 (h×nh tr¸i) vµ kiÓu 2 (h×nh ph¶i) trong d©y 5 l−îng tö GaAs/Al0,3Ga0,7As kh«ng bäc kim lo¹i, b¸n kÝnh lâi R1=3 nm, ®é dµy líp hµng rµo R2 - R1 =1 nm.2 §−êng t¸n s¾c mét sè nh¸nh (mt) cña phonon kiÓu 1 49 trong d©y l−îng tö GaAs/Al0,3Ga0,7As cã b¸n kÝnh R1=3 nm, ®é dµy líp hµng rµo R2 - R1 =1 nm, kh«ng bäc kim lo¹i.3 C¸c ®−êng t¸n s¾c nh¸nh (01) cña phonon kiÓu 1 (h×nh 50 tr¸i) vµ kiÓu 2 (h×nh ph¶i) trong d©y GaAs/Al0,3Ga0,7As kh«ng bäc kim lo¹i, b¸n kÝnh lâi R1= 3nm, ®é dµy líp hµng rµo thay ®æi lÇn l−ît víi c¸c gi¸ trÞ: a) 0.2nm ; b) 1nm ; c) 30nm.4 §−êng t¸n s¾c nh¸nh (01) cña phonon kiÓu 1 (h×nh tr¸i) 50 vµ phonon kiÓu 2 (h×nh ph¶i) trong d©y GaAs/Al0,7Ga0,3As cã b¸n kÝnh R1=3 nm, ®é dµy líp vá R2- R1 =1 nm trong tr−êng hîp d©y kh«ng bäc (®−êng a), vµ d©y cã bäc kim lo¹i (®−êng b).1 ThÕ tÜnh ®iÖn g©y bëi phonon kiÓu 1 thuéc 4 nh¸nh thÊp 54 nhÊt øng víi m = 0 cña d©y GaAs/AlGaAs, b¸n kÝnh R1=3 nm, ®é dµy líp hµng rµo R2 - R1=1 nm kh«ng ®−îc bäc (h×nh tr¸i) vµ d©y ®−îc bäc mét líp kim lo¹i máng (h×nh ph¶i).2 ThÕ tÜnh ®iÖn g©y bëi phonon kiÓu 2 thuéc 4 nh¸nh thÊp 55 nhÊt øng víi m = 0 trong d©y GaAs/AlGaAs, b¸n kÝnh R1=3 nm, ®é dµy líp hµng rµo R2 - R1=1 nm kh«ng bäc kim lo¹i (h×nh tr¸i) vµ d©y bäc kim lo¹i máng (h×nh ph¶i).3 ThÕ tÜnh ®iÖn g©y bëi phonon kiÓu 1 (h×nh tr¸i) vµ kiÓu 2 55 (h×nh ph¶i), nh¸nh (01), vÐc t¬ sãng q = 1/R1, cña d©y GaAs/AlGaAs cã b¸n kÝnh R1=3 nm, ®é dµy líp hµng rµo R2 - R1=1 nm.4 Tèc ®é hÊp thô (h×nh tr¸i) vµ tèc ®é ph¸t x¹ (h×nh ph¶i) 55 cña electron trong vïng con (01) ë nhiÖt ®é T=300K nh− lµ hµm cña n¨ng l−îng electron trong d©y l−îng tö GaAs/AlGaAs, b¸n kÝnh R1=3nm, kh«ng bäc kim lo¹i khi ®é dµy líp rµo cã gi¸ trÞ: a) 0,3 nm , b) 0,4 nm, c) 1,0 nm .5 So s¸nh tèc ®é hÊp thô phonon (h×nh tr¸i) vµ ph¸t x¹ 57 phonon (h×nh ph¶i) cña electron nh− lµ hµm cña n¨ng l−îng electron t¹i nhiÖt ®é 300K trong d©y GaAs/AlGaAs cã b¸n kÝnh lâi R1=3nm, ®é dµy líp hµng rµo d =R2 –R1 ë c¸c gi¸ trÞ a) d=0,3nm , b) d=0,4nm , c) d=1,0nm; trong d©y bäc vµ kh«ng bäc kim lo¹i.6 Tèc ®é ph¸t x¹ vµ hÊp thô phonon giam cÇm kiÓu khèi 58 cña electron ë vïng con (ln)=(11) trong d©y GaAs/AlGaAs cã b¸n kÝnh R1 = 30 A0, líp rµo dµy v« h¹n ë nhiÖt ®é 150K (®−êng nÐt ®øt) vµ 300K (®−êng liÒn nÐt).7 Tèc ®é ph¸t x¹ vµ tèc ®é hÊp thô cña electron bëi LO 59 phonon trong d©y GaAs/AlGaAs cã b¸n kÝnh R1 = 30 A0, líp rµo dµy v« h¹n ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh a) vµ bëi IF phonon ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh b), ë nhiÖt ®é T = 300K, ban ®Çu electron ë nh¸nh (ln)= (01) hoÆc (11), electron cã n¨ng l−îng 0,14 eV.8 So s¸nh tèc ®é hÊp thô phonon giam cÇm kiÓu khèi vµ 59 phonon bÒ mÆt cña electron ë vïng con (01) víi n¨ng l−îng 0,14 eV, ë nhiÖt ®é T = 300K, trong d©y GaAs/AlGaAs cã b¸n kÝnh R1 = 30 A0, líp rµo dµy v« h¹n khi b¸n kÝnh d©y thay ®æi.
7 Më ®Çu Nh÷ng tiÕn bé cña khoa häc kü thuËt trong thêi gian gÇn ®©y ®· cho phÐp t¹o ra c¸c hÖ b¸n dÉn cã kÝch th−íc nano mÐt. ë c¸c hÖ nµy, chuyÓn ®éng cña h¹t t¶i bÞ giam gi÷ theo mét sè chiÒu nµo ®ã. Khi ®ã hiÖu øng kÝch th−íc l−îng tö béc lé lµm cho c¸c tÝnh chÊt vËt lý cña c¸c hÖ nano mÐt nµy kh¸c xa so víi c¸c hÖ khèi. VÝ dô, trong phæ n¨ng l−îng cña h¹t t¶i xuÊt hiÖn c¸c vïng rêi r¹c, ®−îc gäi lµ sù l−îng tö hãa n¨ng l−îng.
TÝnh chÊt rêi r¹c cña n¨ng l−îng lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n lµm tÝnh chÊt vËt lý cña hÖ thay ®æi. §Ó hiÖu øng l−îng tö hãa n¨ng l−îng cã thÓ nhËn biÕt ®−îc trong c¸c quan s¸t thùc nghiÖm th× hÖ ph¶i tháa m·n mét sè ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh. Thø nhÊt, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c møc n¨ng l−îng l©n cËn En +1 − En ph¶i lín h¬n nhiÒu n¨ng l−îng chuyÓn ®éng nhiÖt cña h¹t t¶i ®iÖn k BT. Trong tr−êng hîp ng−îc l¹i, kh¶ n¨ng hai møc l©n cËn ®ã bÞ chiÕm ®Çy bëi h¹t t¶i lµ nh− nhau vµ sù chuyÓn dêi liªn tôc cña h¹t t¶i gi÷a hai møc ®ã lµm ta kh«ng quan s¸t ®−îc hiÖu øng l−îng tö.
Thø hai, h¹t t¶i lu«n bÞ t¸n x¹, vÝ dô bëi t¹p chÊt, phonon…Qu¸ tr×nh t¸n x¹ ®ã ®−îc ®Æc tr−ng bëi thêi gian håi phôc xung l−îng τ. MÆt kh¸c, τ l¹i liªn quan ®Õn ®é linh ®éng cña h¹t t¶i µ = eτ m. Gi¸ trÞ cña τ cho biÕt thêi gian sèng cña h¹t t¶i ë mét tr¹ng th¸i l−îng tö nµo ®ã. Theo nguyªn lý bÊt ®Þnh Heisenberg, gi¸ trÞ h÷u h¹n cña τ dÉn ®Õn ®é bÊt ®Þnh vÒ n¨ng l−îng cña tr¹ng th¸i l−îng tö ®ang xÐt δ E ∼ ℏ τ.
Sù gi¸n ®o¹n n¨ng l−îng do hiÖu øng kÝch th−íc thÓ hiÖn râ khi kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c møc gi¸n ®o¹n lín ℏ ℏe h¬n nhiÒu ®é bÊt ®Þnh n¨ng l−îng cña c¸c møc, nghÜa lµ En+1 − En >> =. τ mµ §iÒu kiÖn nµy t−¬ng ®−¬ng víi yªu cÇu qu·ng ®−êng tù do trung b×nh cña h¹t t¶i cÇn lín h¬n nhiÒu kÝch th−íc cña hÖ. Nh− vËy, ®Ó quan s¸t ®−îc hiÖu øng kÝch th−íc l−îng tö th× kÝch th−íc cña hÖ ph¶i ®ñ nhá, ®é linh ®éng cña h¹t t¶i ®iÖn cao vµ nhiÖt ®é ®ñ thÊp. Tïy thuéc vµo c¸c cÊu tróc giam cÇm kh¸c nhau mµ chuyÓn ®éng tù do cña h¹t t¶i (®iÖn tö, lç trèng,.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Lê Thanh Hải (2014). Luận án tiến sĩ vật lí electron vμ phonon trong dây lượng tử [Luận án tiến sĩ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam - Viện Vật lý]. LuanAn.net. https://luanan.net/tai-lieu-khac/luan-an-tien-si-vat-li-electron-v-phonon-trong-day-luong-tu-co-cau-truc-loi-vo
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Luận án tiến sĩ vật lí electron vμ phonon trong dây lượng tử" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án: Luận án tiến sĩ vật lí electron vμ phonon trong dây lượng tử có cấu trúc lõi vỏ. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.net
Luận án "Luận án tiến sĩ vật lí electron vμ phonon trong dây lượng tử" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam - Viện Vật lý. Năm bảo vệ: 2014.
Luận án "Luận án tiến sĩ vật lí electron vμ phonon trong dây lượng tử" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Luận án tiến sĩ vật lí electron vμ phonon trong dây lượng tử" thuộc chuyên ngành Vật lý lý thuyết và Vật lý toán. Danh mục: Tài liệu khác.
Luận án "Luận án tiến sĩ vật lí electron vμ phonon trong dây lượng tử" có bao nhiêu trang?
Luận án "Luận án tiến sĩ vật lí electron vμ phonon trong dây lượng tử" có 112 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Luận án tiến sĩ vật lí electron vμ phonon trong dây lượng tử" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.