Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng lượng tử hóa do giảm kích thước lên hiệu ứng động trong hệ bán dẫn thấp chiều - Đỗ Tuấn Long (ĐHQGHN)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐỖ TUẤN LONG ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ LƯỢNG TỬ HÓA DO GIẢM KÍCH THƯỚC LÊN MỘT SỐ HIỆU ỨNG ĐỘNG TRONG CÁC HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2018 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐỖ TUẤN LONG ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ LƯỢNG TỬ HÓA DO GIẢM KÍCH THƯỚC LÊN MỘT SỐ HIỆU ỨNG ĐỘNG TRONG CÁC HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán Mã số: 62440103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS. NGUYỄN HỮU TĂNG GS. NGUYỄN QUANG BÁU Hà Nội - 2018 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 chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án Đỗ Tuấn Long LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới GS. Nguyễn Quang Báu, người đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận án. Sự hiểu biết sâu sắc về khoa học, sự chỉ bảo tận tình của thầy 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 ơn Ban Giám hiệu và các phòng, khoa chức năng của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện luận án. Em xin cảm ơn Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ quốc gia (Đề tài Nafosted 103.22), cảm ơn Bộ Giáo dục và Đào tạo (Đề án 911) đã hỗ trợ kinh phí đào tạo. Cuối cùng, em xin cảm ơn bạn bè và những người thân trong gia đình đã luôn luôn động viên, giúp đỡ để em hoàn thành luận án này. Tác giả luận án Đỗ Tuấn Long LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC MỤC LỤC.

1 BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ ANH-VIỆT VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT. 4 DANH MỤC MỘT SỐ KÝ HIỆU THƯỜNG DÙNG. 5 DANH SÁCH HÌNH VẼ. 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG KÍCH THƯỚC LƯỢNG TỬ VÀ LÝ THUYẾT LƯỢNG TỬ VỀ MỘT SỐ HIỆU ỨNG ĐỘNG TRONG CÁC HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU KHI CHƯA KỂ ĐẾN SỰ GIAM CẦM CỦA PHONON.

Sự giam cầm electron, giam cầm phonon trong các hệ bán dẫn thấp chiều. Hố lượng tử. Dây lượng tử. Lý thuyết lượng tử về các hiệu ứng động trong các hệ bán dẫn thấp chiều khi chưa kể đến sự giam cầm của phonon.

Hiệu ứng Hall trong hố lượng tử với thế giam cầm vuông góc cao vô hạn. Hiệu ứng vô tuyến điện trong hố lượng tử với thế giam cầm vuông góc cao vô hạn. Hiệu ứng vô tuyến điện trong dây lượng tử hình trụ với thế giam cầm parabol. 33 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA PHONON GIAM CẦM LÊN HIỆU ỨNG HALL TRONG CÁC HỆ BÁN DẪN HAI CHIỀU.

Trường hợp hố lượng tử với thế giam cầm vuông góc cao vô hạn. Biểu thức giải tích cho ten-xơ độ dẫn và hệ số Hall. 36 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Kết quả tính số và thảo luận.

Trường hợp siêu mạng hợp phần. Biểu thức giải tích cho ten-xơ độ dẫn và hệ số Hall. Kết quả tính số và thảo luận. Trường hợp siêu mạng pha tạp.

Biểu thức giải tích cho ten-xơ độ dẫn và hệ số Hall. Kết quả tính số và thảo luận. Kết luận chương 2. 62 CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA PHONON GIAM CẦM LÊN HIỆU ỨNG VÔ TUYẾN ĐIỆN TRONG CÁC HỆ BÁN DẪN HAI CHIỀU.

Trường hợp hố lượng tử với thế giam cầm vuông góc cao vô hạn. Biểu thức giải tích cho trường vô tuyến điện. Kết quả tính số và thảo luận. Trường hợp siêu mạng pha tạp.

Biểu thức giải tích cho trường vô tuyến điện. Kết quả tính số và thảo luận. Kết luận chương 3. 77 CHƯƠNG 4: ẢNH HƯỞNG CỦA PHONON GIAM CẦM LÊN HIỆU ỨNG VÔ TUYẾN ĐIỆN TRONG CÁC HỆ BÁN DẪN MỘT CHIỀU.

Trường hợp dây lượng tử hình trụ với thế giam cầm parabol. Biểu 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 hạn.

84 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Biểu thức giải tích cho trường vô tuyến điện. Kết quả tính số và thảo luận. Kết luận chương 4.

90 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 102 3 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 Zero dimension Không chiều 0D One dimension Một chiều 1D Two dimensions Hai chiều 2D Three dimension Ba chiều 3D Quantum size effect Hiệu ứng kích thước lượng tử Quantum well Hố lượng tử QW Compositional semiconductor Siêu mạng bán dẫn hợp phần CSSL superlattice Doped semiconductor superlattice Siêu mạng bán dẫn pha tạp DSSL Cylindrical quantum wire Dây lượng tử hình trụ CQWr Rectangular quantum wire Dây lượng tử hình chữ nhật RQWr Confined electron Electron giam cầm Confined optical phonon Phonon quang giam cầm Confined acoustic phonon Phonon âm giam cầm Electron form factor Thừa số dạng electron Hall effect Hiệu ứng Hall Hall conductivity Độ dẫn Hall Hall coefficient Hệ số Hall Magnetoresistance Từ trở Radioelectric effect Hiệu ứng vô tuyến điện Radioelectric field Trường vô tuyến điện Electron – phonon resonance Cộng hưởng electron – phonon EPR Magneto-phonon resonance Cộng hưởng từ - phonon MPR 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC MỘT SỐ KÝ HIỆU THƯỜNG DÙNG Đại lượng Ký hiệu Độ rộng hố lượng tử L Chu kì siêu mạng d Bán kính dây lượng tử R Tần số cyclotron c Tần số plasma p Tần số bức xạ laser  Tần số sóng điện từ phân cực  Điện trường không đổi E1 Từ trường B Biên độ bức xạ laser F Biên độ sóng điện từ phân cực E Năng lượng Fermi F Thời gian phục hồi xung lượng của electron  Độ dẫn Hall  xx , yx Hệ số Hall RH Từ trở  xx Trường vô tuyến điện E0 x , E0 y , E0 z 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Hiệu ứng Hall trong hố lượng tử .2: Hiệu ứng vô tuyến điện trong hố lượng tử.1: Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dẫn Hall  xx trong hố lượng tử (QW) vào năng lượng cyclotron cho phonon quang không giam cầm (đường nét đứt) và phonon quang giam cầm m  1  2 (đường nét liền).2: Sự phụ thuộc của hệ số Hall trong QW vào biên độ bức xạ laser cho phonon quang không giam cầm (đường chấm chấm) và phonon quang giam cầm m=1 (đường gạch gạch), m  1  3 (đường liền nét), với B=5T, L=30nm.3 Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dẫn Hall  xx vào năng lượng cyclotron cho phonon quang không giam cầm và phonon quang giam cầm m  1  2 tại những giá trị khác nhau của bề rộng hố thế dI trong siêu mạng hợp phần (CSSL) GaAs/Al0.75As, với dII=5nm.4: Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dẫn Hall  xx vào năng lượng cyclotron cho phonon quang không giam cầm và phonon quang giam cầm m  1  2 tại những giá trị khác nhau của bề rộng rào chắn dII trong CSSL GaAs/Al0.75As, với dI=25nm.5: Cộng hưởng từ - phonon trong bán dẫn khối (đường nét đứt, d=200nm) và siêu mạng hợp phần (đường nét liền, d=25nm).6: Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dẫn Hall  xx vào chu kì siêu mạng hợp phần cho phonon quang không giam cầm (đường nét đứt) và phonon quang giam cầm m  1  2 (đường nét liền), với dII=5nm, c  10meV .7: Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dẫn Hall  xx vào nồng độ Al trong lớp AlxGa1-xAs của siêu mạng hợp phần cho phonon quang không giam cầm (đường nét đứt) và phonon quang giam cầm m  1  2 (đường nét liền), với dI=25nm, dII=5nm, c  20meV .8: Cộng hưởng từ - phonon khi có bức xạ laser (đường nét liền) và khi không có bức xạ laser (đường nét đứt) cho phonon quang không giam cầm và 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phonon quang giam cầm m  1  2 trong CSSL GaAs/Al0.75As, với dI=25nm, dII=5nm.9: Sự phụ thuộc của hệ số Hall trong CSSL vào biên độ của bức xạ laser cho phonon quang không giam cầm và phonon quang giam cầm m  1  2 tại những giá trị tham số khác nhau của rào chắn, với dI=22nm, dII=6nm, c  10meV .10: Sự phụ thuộc của từ trở  xx trong CSSL vào nhiệt độ cho phonon quang không giam cầm và phonon quang giam cầm m  1  2 tại những giá trị tham số khác nhau của rào chắn, với dI=22nm, dII=6nm, c  10meV .11: Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dẫn Hall  xx trong siêu mạng pha tạp (DSSL) vào năng lượng cyclotron cho phonon quang không giam cầm (đường nét đứt) và phonon quang giam cầm m  1  2 (đường nét liền).12: Sự phụ thuộc của hệ số Hall trong DSSL vào biên độ bức xạ laser cho phonon quang không giam cầm (đường chấm chấm) và phonon quang giam cầm m=1 (đường gạch gạch), m  1  2 (đường liền nét), với B=1.13: Sự phụ thuộc của từ trở trong DSSL vào nhiệt độ cho phonon quang không giam cầm (đường chấm chấm) và phonon quang giam cầm m=1 (đường gạch gạch), m  1  2 (đường liền nét), với B=1.1: Sự phụ thuộc của trường vô tuyến điện trong hố lượng tử vào tần số của bức xạ laser cho phonon âm không giam cầm (đường nét đứt) và phonon âm giam cầm m  1  2 (đường nét liền).2: Sự phụ thuộc của trường vô tuyến điện trong hố lượng tử vào biên độ của bức xạ laser cho phonon âm không giam cầm (đường chấm chấm) và phonon âm 13 1 giam cầm m=1 (đường gạch gạch), m  1  2 (đường liền nét), với   6.