Luận án tiến sĩ vật lý ảnh hưởng của sự lượng tử hóa do giảm kích thước lên một

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN DO TUAN LONG ANH HUONG CUA SU LUONG TU HOA DO GIAM KICH THUOC LEN MOT SO HIEU UNG DONG TRONG CAC HE BAN DAN THAP CHIEU LUAN AN TIEN SI VAT LY Hà Nội - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN DO TUAN LONG ANH HUONG CUA SU LUONG TU HOA DO GIAM KICH THUOC LEN MOT SO HIEU UNG DONG TRONG CAC HE BAN DAN THAP CHIEU Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán Mã sô: 62440103 LUAN AN TIEN SI VAT LY CHU TICH HOI DONG NGUOI HUONG DAN KHOA HOC GS. NGUYEN HUU TANG GS. NGUYEN QUANG BAU Hà Nội - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các sô liệu, kêt quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được a1 công bô trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án Đỗ Tuấn Long LOI CAM ON Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc toi GS. Nguyén Quang Bau, người đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quả trình thực hiện luận án. Sự hiểu biết sâu sắc vê khoa học, sự chỉ bảo tận tình của thây đã giúp em có được những kỹ năng tính toán quan trọng và những kinh nghiệm quý giá trong nghiên cứu khoa học. Em cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, cô và các bạn đồng nghiệp trong Bộ môn Vật lý lý thuyết, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, những người đã đóng góp các ý kiến khoa học về kết quả của luận án.

Em xin chân thành cảm on Ban Giam hiệu và các phòng, khoa chức năng của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quôc gia Hà Nội đã tạo mọi điêu kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện luận an. Em xin cảm ơn Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ quốc gia (Dé tài Nafosted 103.22), cam on BO Giao duc và Dao tao (Dé án 911) đã hỗ trợ kinh phí đào tạo. Cuôi cùng, em xin cảm ơn bạn bè và những người thân trong gia đình đã luôn luôn động viên, giúp đỡ đê em hoàn thành luận án này. Tác giả luận án Đỗ Tuấn Long MỤC LỤC MUC LUC .-- CS t1 v11 111 E111 1111 111 TH TH TH TH TH TH TT Tri | BANG DOI CHIEU THUAT NGU ANH-VIET VA CAC CHU VIET TAT.

4 DANH MUC MOT SO KY HIEU THUONG DUNG. cee cccesecesceseeceseeseseesseeeeeeees 5 DANH SACH HINH VE.ccccccccecsecessecesseceececesceceececeevacesssceecsecscaeveseavacevaceesaseesaees 6 MỞ ĐẦU. cv TT T TT TT TH TH TH TH TH TH TH TT TH TH TH TH TH TT 9 CHUONG 1: TONG QUAN VE HIEU UNG KICH THUOC LUONG TU VA LY THUYET LUONG TU VE MOT SO HIEU UNG DONG TRONG CAC HE BAN DAN THAP CHIEU KHI CHUA KE DEN SU GIAM CAM CUA PHONON. Su giam cam electron, giam cam phonon trong cac hé ban dan thap chiéu.

HỖ lượng tỬ.- c1 1t S121 158 151111811 11 11 E1 111 E1 TT TH HH 14 l. Day WOM tU oo. cccc ccc seeecceeeecceeseeeeeeseeeeeeesaeeeeeaeeeeeeaaeeeeeaaneeees 20 1. Lý thuyết lượng tử về các hiệu ứng động trong các hệ bán dan thap chiéu khi chưa kê đên sự gIam câm của phonoñ.

Hiệu ứng Hall trong hồ lượng tử với thế giam cầm vuông góc cao vô 1. Hiệu ứng vô tuyên điện trong hồ lượng tử với thê giam cầm vuông góc cao V O han tÔ90960960960906090969060960690606909090909069040690090990069009690099009099009909090090069099099069090609009009090600690900909096909009009009090609009090906909060906090090069600909096069606960606Ó0609690 9606606969961 696 ° 1. Hiệu ứng vô tuyến điện trong dây lượng tử hình trụ với thê giam cầm 100. 33 CHUONG 2: ANH HUONG CUA PHONON GIAM CAM LEN HIEU UNG HALL TRONG CAC HE BAN DAN HAI CHIBU.

Trường hợp hồ lượng tử với thế giam cầm vuông góc cao vô hạn. Biều thức giải tích cho ten-xơ độ dẫn và hệ sô Hall. Kết quả tính số và thảo luận.---- -i- + tt E 8E EEEEEE+EEeEEEEreeseereeea 41 2. Trường hợp siêu mạng hợp phân .-- ¿+ x + E E3 E S8 E*EE#ES SE Eekeksecea 44 2.

Biểu thức giải tích cho ten-xơ độ dẫn và hệ số Hall. Kết quả tính số và thảo luận. Truong hop siêu mạng pha tạp. Biêu thức giải tích cho ten-xơ độ dẫn và hệ số Hall.-ccs se s se: 56 2.

Kết quả tính số và thảo luận.- -¿- + St v8 S198 13133 SE vn cra 58 2. Kết luận chương 22.-- c1 s11 158158858 51111 1115111111111 1101111111 11 cư, 62 CHUONG 3: ANH HUGNG CUA PHONON GIAM CAM LEN HIEU UNG VO TUYEN DIEN TRONG CAC HỆ BẢN DÂN HAI CHIEU. Trường hợp hô lượng tử với thế giam cầm vuông góc cao vô hạn. Biéu thức giải tích cho trường vô tuyên điện.

Kết quả tính số và thảo luận. -- ¿+ tt SE EE SE ssv rycha 69 3. Trường hợp siêu mạng pha tạp. Biêu thức giải tích cho trường vô tuyến điện.

Kết quả tính số và thảo luận. -- ¿cv E8 SE vs rycha 75 3. Kết luận chương 3 .- it tt 11 9811111 11 11 111 11 HT TH TH HT Trà Tì CHƯƠNG 4: ẢNH HƯỞNG CỦA PHONON GIAM CAM LEN HIEU UNG VO TUYẾN ĐIỆN TRONG CÁC HỆ BẢN DẦN MỘT CHIÊU. Trường hợp dây lượng tử hình trụ với thê giam cầm parabol.

Biêu thức giải tích cho trường vô tuyến điện. Kết quả tính số và thảo luận. Trường hợp dây lượng tử hình chữ nhật với thế giam cầm vuông góc cao vô 4. Biểu thức giải tích cho trường vô tuyến điện .- --¿ sec sx sec: 84 4.

Két qua tinh s6 va thao LUan. Két ludin Chuong 4 ooo cececcccccscescecescescesceeceecscescescsesscesssseesaesaesaeesetevaeeaeereen 88 KET LUAN .ooececccecccceccecescesesccsecsecscsecscsevsceecscsecsesevsececsevscevacessacsesaseavaceevsevseeetaees 90 CAC CONG TRINH DA ĐƯỢC CÔNG BỒ LIÊN QUAN ĐỀN LUẬN ÁN. 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO.- 6c t1 391 18 E18 E8 111 E111 11 11 1n nàng rưi 94 :I0009 22 cececcceccecescecescscesceccececsecscsecseveceevecsevaceecaevsvaceevsevavaceavaevavauvevsavaceesacen 102 BANG DOI CHIEU THUAT NGU ANH-VIET VA CAC CHU VIET TAT Tiéng Anh Tiéng Viét Viết tắt Zero dimension Không chiêu 0D One dimension Một chiều ID Two dimensions Hai chiéu 2D Three dimension Ba chiéu 3D Quantum size effect Hiệu ứng kích thước lượng tử Quantum well H6 luong ttr QW Compositional semiconductor Siéu mang ban dan hop phan CSSL superlattice Doped semiconductor superlattice | Siéu mang ban dan pha tap DSSL Cylindrical quantum wire Day luong tu hinh tru CQWr Rectangular quantum wire Day lượng tử hình chữ nhật RQWr Confined electron Electron giam cam Confined optical phonon Phonon quang giam cam Confined acoustic phonon Phonon 4m giam cam Electron form factor Thira s6 dang electron Hall effect Hiệu ung Hall Hall conductivity Độ dẫn Hall Hall coefficient Hé sé Hall Magnetoresistance Tu tro Radioelectric effect Hiệu ứng vô tuyến điện Radioelectric field Trường vô tuyến điện Electron — phonon resonance Cộng hưởng electron — phonon EPR Magneto-phonon resonance Cong huong tu - phonon MPR DANH MUC MOT SO KY HIEU THUONG DUNG Dai luong Ky hiéu Độ rộng hồ lượng tử L Chu kì siêu mạng d Bán kính dây lượng tử R Tân số cyclotron O. Tân sô plasma QO , Tân sô bức xa laser © Tân số sóng điện từ phân cực @ Điện trường không đối E, Tu truong B Bién do buc xa laser F Biên độ sóng điện từ phân cực E Năng lượng Fermi E Thời gian phục hôi xung lượng của electron T Độ dẫn Hall OF yy Hé so Hall R, Tu tro P Truong v6 tuyén dién Fox» ys Eo DANH SÁCH HÌNH VẾẼ Hình 1.1: Hiệu ứng Hall trong hố lượng tử .¿- + + x8 £#EEeE+EsEEekeeeseesa 23 Hình 1.2: Hiệu ứng vô tuyên điện trong hồ lượng tỬ.- ¿sec s£+x Ea 29 Hình 2.1: Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dẫn Hall ø__ trong hồ lượng tử (QW) vào năng lượng cyclotron cho phonon quang không giam câm (đường nét đứt) và phonon quang giam câm ø = I —> 2 (đường nét liÊn).2: Sự phụ thuộc của hệ sô Hall trong QW vào biên độ bức xạ laser cho phonon quang không giam cầm (đường châm châm) và phonon quang giam cầm mm=1 (đường gạch gạch), z=l—>3 (đường liền nét), với 8=57, L=30nm.3 Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dan Hall o.

vao năng lượng cyclotron cho phonon quang không giam cầm và phonon quang giam cầm =l —> 2 tại những giá trị khác nhau của bê rộng hô thế dị trong siêu mạng hợp phân (CSSL) GaAs/Alp 15Gag.4: Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dẫn Hall ø__ vào năng lượng cyclotron cho phonon quang không giam câm và phonon quang giam cầm =l-—> 2 tại những gia tri khac nhau cua bé rong rao chan dy trong CSSL GaAs/Alo›sao;sAs, với A=25NMN, vececccccccccccnccucuccccuccccucuccecucaecuccecucscucuscucuececucuececuceeceaecucscucececuseececuecucueeees 49 Hình 2.5: Cộng hưởng từ - phonon trong bán dan khối (duong nét dit, d=200nm) và siêu mạng hợp phân (đường nét liên, 257m).- c2 Sex £+£+eE+Eseesee: 50 Hình 2.6: Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dan Hall ơ,. vào chu kì siêu mạng hợp phân cho phonon quang không giam cầm (đường nét đứt) và phonon quang giam câm mm =1 —> 2 (đường nét liên), với d„=5xm, Ï@, = 1Ú0melý.7: Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dan Hall ơ_ vào nông độ AI trong lớp Al,Ga¡.„As của siêu mang hop phan cho phonon quang không giam câm (đường nét đứt) và phonon quang giam cầm ø=l->2 (đường nét liền), với đ/=25mm, dụ =5nm, Ï1@_ — 2IH@Ï.8: Cộng hưởng từ - phonon khi có bức xạ laser (đường nét liên) và khi không có bức xạ laser (đường nét đứt) cho phonon quang không giam câm và phonon quang giam cầm =1 —> 2 trong CSSL GaAs/Alo »5Gao75As, voi d;=25nm, ;mmh1//,,TEEEEE.9: Sự phụ thuộc của hệ số Hall trong CSSL vào biên độ của bức xạ laser cho phonon quang không giam cầm va phonon quang giam cầm z=l-—>2 tại những ø1á trị tham số khác nhau của rào chắn, với đ,=22mmn, d„=6nm, hœ = lÚme/ .10: Sự phụ thuộc của từ trở ø_ trong CSSL vào nhiệt độ cho phonon quang không giam câm và phonon quang giam cầm =1 —>2 tại những giá trị tham số khác nhau của rào chăn, với đ¿=22nm, dụ=6nm, hœ = lŨmel.11: Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dẫn Hall ơ_ trong siêu mạng pha tạp (DSSL) vào năng lượng cyclotron cho phonon quang không giam câm (đường nét dirt) va phonon quang giam câm z = l —> 2 (đường nét liễn).12: Sự phụ thuộc của hệ số Hall trong DSSL vào biên độ bức xạ laser cho phonon quang không giam cầm (đường châm châm) và phonon quang giam cầm m=l (đường gạch gạch), m=l->2 (đường liền nét), với 8=1.13: Sự phụ thuộc của từ trở trong DSSL vào nhiệt độ cho phonon quang không giam câm (đường châm chấm) và phonon quang giam câm m=l (đường gạch gạch), ø =1 —> 2 (đường liền nét), với Ð=1.1: Su phu thudc cua truong v6 tuyén dién trong hô lượng tử vào tan sô của bức xạ laser cho phonon âm không giam câm (đường nét đứt) và phonon âm giam cam 7z =1 —> 2 (đường nét liÊn).- it t1 SE E8 581 8 5111111151153 11 11 11 nến: 70 Hình 3.