Luận án Nguyễn Thị Nguyệt Ánh: Lượng tử hóa ảnh hưởng Ettingshausen, Peltier bán dẫn 1 chiều

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------------------- Nguyễn Thị Nguyệt Ánh ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ LƯỢNG TỬ HÓA DO GIẢM KÍCH THƯỚC LÊN HIỆU ỨNG ETTINGSHAUSEN VÀ HIỆU ỨNG PELTIER TRONG HỆ BÁN DẪN MỘT CHIỀU Chuyên ngành đào tạo : Vật lí lí thuyết và vật lí toán.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÍ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Nguyễn Quang Báu XÁC NHẬN CỦA NGƯỜI T/M XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI TẬP THỂ HƯỚNG DẪN ĐỒNG GS.TS Nguyễn Quang Báu GS. Hà Huy Bằng Hà Nội - 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS. Lương Văn Tùng và GS.

Các kết quả, số liệu, đồ thị, … được trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Thị Nguyệt Ánh LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS. TS Lương Văn Tùng và GS.TS Nguyễn Quang Báu, những người Thầy đã hết lòng giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi đã học được từ những người Thầy đáng kính của mình sự nghiêm túc, trung thực, tư duy logic chặt chẽ để giải quyết các vấn đề trong học tập và cuộc sống.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa Vật lí và Bộ phận sau Đại học phòng Đào tạo của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu và các đồng nghiệp thuộc Bộ môn Vật lí Trường THPT Chuyên Khoa học Tự nhiên - Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian cho tôi trong việc nghiên cứu và báo cáo các kết quả tại các hội nghị khoa học trong nước và quốc tế làm cơ sở để hoàn thành luận án này. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp động viên, ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu sinh. Tác giả luận án Nguyễn Thị Nguyệt Ánh MỤC LỤC Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh - Việt và các chữ viết tắt .4 Danh mục một số kí hiệu thường dùng .5 Danh mục các hình vẽ và đồ thị .6 Danh mục các bảng.

Phương pháp phương trình động lượng tử nghiên cứu hiệu ứng Ettingshausen, hiệu ứng Peltier trong bán dẫn khối và sự lượng tử hóa do giảm kích thước trong hệ bán dẫn một chiều. Áp dụng phương pháp phương trình động lượng tử nghiên cứu hiệu ứng Ettingshausen và hiệu ứng Peltier trong bán dẫn khối. Phương trình động lượng tử cho điện tử khi có mặt điện trường, từ trường không đổi và sóng điện từ trong bán dẫn khối. Biểu thức giải tích của hệ số Ettingshausen trong bán dẫn khối.

Biểu thức giải tích của hệ số Peltier trong bán dẫn khối. Sự lượng tử hóa do giảm kích thước trong hệ bán dẫn một chiều. Sự giam cầm của điện tử và phonon trong dây lượng tử hình trụ hố thế cao vô hạn. Sự giam cầm của điện tử và phonon trong dây lượng tử hình chữ nhật hố thế cao vô hạn.

Ảnh hưởng của sự lượng tử hóa do giảm kích thước lên hiệu ứng Ettingshausen và hiệu ứng Peltier trong dây lượng tử hình trụ. Phương trình động lượng tử cho điện tử giam cầm trong dây lượng tử hình trụ hố thế cao vô hạn. Biểu thức giải tích cho hệ số Ettingshausen và hệ số Peltier trong dây lượng tử hình trụ hố thế cao vô hạn. Trường hợp tán xạ điện tử giam cầm - phonon âm giam cầm.

Trường hợp tán xạ điện tử giam cầm - phonon quang giam cầm. Kết quả tính toán số và thảo luận. Tán xạ điện tử giam cầm - phonon quang giam cầm. Tán xạ điện tử giam cầm - phonon âm giam cầm.

Kết luận chương 2. Ảnh hưởng của sự lượng tử hóa do giảm kích thước lên hiệu ứng Ettingshausen và hiệu ứng Peltier trong dây lượng tử hình chữ nhật. Phương trình động lượng tử cho điện tử giam cầm trong dây lượng tử hình chữ nhật hố thế cao vô hạn. Biểu thức giải tích của hệ số Ettingshausen và hệ số Peltier trong dây lượng tử hình chữ nhật khi xét từ trường vuông góc và từ trường song song với phương chuyển động tự do của điện tử.

Biểu thức giải tích của hệ số Ettingshausen và hệ số Peltier trong dây lượng tử hình chữ nhật khi xét từ trường vuông góc với phương chuyển động tự do của điện tử. Biểu thức giải tích của hệ số Ettingshausen và hệ số Peltier trong dây lượng tử hình chữ nhật khi xét từ trường song song với phương chuyển động tự do của điện tử. Kết quả tính số và thảo luận. Tán xạ điện tử giam cầm - phonon quang giam cầm trong trường hợp từ trường song song với phương chuyển động tự do của điện tử.

Tán xạ điện tử giam cầm - phonon quang giam cầm trong trường hợp từ trường vuông góc với phương chuyển động tự do của điện tử. Kết luận chương 3 .104 Danh mục các công trình khoa học của tác giả liên quan đến luận án .106 Tài liệu tham khảo. 108 Tài liệu tiếng Việt. 108 Tài liệu tiếng Anh.

108 3 BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ ANH - VIỆT VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tiếng anh Tiếng việt Viết tắt Confined acoustic phonon Phonon âm giam cầm CAP Confined optical phonon Phonon quang giam cầm COP Cylindrical quantum wire Dây lượng tử hình trụ CQW Ettingshausen coefficient Hệ số Ettingshausen EC Ettingshausen effect Hiệu ứng Ettingshausen EE Magneto - phonon resonance Cộng hưởng từ - phonon MPR Magneto - phonon - photon Điều kiện cộng hưởng từ - phonon MPPRC resonance condition - photon One dimension Một chiều 1D Peltier coefficient Hệ số Peltier PC Peltier effect Hiệu ứng Peltier PE Rectangular quantum wire Dây lượng tử hình chữ nhật RQW Three dimensions Ba chiều 3D Two dimensions Hai chiều 2D Un-confined acoustic phonon Phonon âm không giam cầm un-CAP Un-confined optical phonon Phonon quang không giam cầm un-COP Zero dimensison Không chiều 0D 4 DANH MỤC MỘT SỐ KÍ HIỆU THƯỜNG DÙNG Đại lượng Kí hiệu Bán kính dây lượng tử R Biên độ sóng điện từ mạnh E0 Chỉ số mức Landau n Chỉ số giam cầm phonon m Điện tích của điện tử e Độ điện thẩm cao tần  Độ điện thẩm tĩnh 0 Điện trường không đổi E Hằng số Planck rút gọn Hằng số Boltzmann kB Hằng số điện 0 Hệ số dẫn nhiệt mạng tinh thể KL Hệ số có thứ nguyên vận tốc  Khối lượng của điện tử m Nhiệt độ T Năng lượng Femi F Tần số cyclotron c Tần số bức xạ laser  Tần số phonon quang 0 Tần số sóng điện từ phân cực  Thời gian phục hồi năng - xung lượng của điện tử  Từ trường B Vận tốc sóng âm vs Vận tốc kéo theo của điện tử vd 5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1. Hiệu ứng Ettingshausen trong bán dẫn khối. Hiệu ứng Peltier trong bán dẫn khối. Mô hình cấu trúc của bán dẫn thấp chiều 3D, 2D, 1D và 0D.

Sự phụ thuộc của EC (a) và PC (b) vào năng lượng laser trong CQW đối với trường hợp phonon quang giam cầm (đường màu đỏ) và phonon quang không giam cầm (đường màu xanh), với ℏ𝜔𝑐 = 10 meV. Sự phụ thuộc của EC (a) và PC (b) vào biên độ laser trong CQW đối với phonon quang giam cầm (đường màu đỏ) và phonon quang không giam cầm (đường màu xanh), với 𝐵 = 3 T. Sự phụ thuộc của EC (a) và PC (b) vào nhiệt độ trong CQW đối với phonon quang giam cầm (đường màu đỏ) và phonon quang không giam cầm (đường màu xanh), với 𝐵 = 3 T. Sự phụ thuộc của EC (a) và PC (b) vào bán kính CQW đối với phonon quang giam cầm (đường màu đỏ) và phonon quang không giam cầm (đường màu xanh), với 𝐵 = 3 T.

Sự phụ thuộc của chênh lệch nhiệt độ 𝛥𝑇− 𝑦 vào năng lượng cyclotron trong CQW đối với phonon quang giam cầm (đường màu đỏ) và phonon quang không giam cầm (đường màu xanh), với ℏ𝛺 = 25 meV. Sự phụ thuộc của EC (a) và PC (b) vào năng lượng của cyclotron trong CQW đối với phonon âm giam cầm (đường màu đỏ) và phonon âm không giam cầm (đường màu xanh). Sự phụ thuộc của EC (a) và PC (b) vào tần số của sóng điện từ trong CQW đối với phonon âm giam cầm (đường màu đỏ) và phonon âm không giam cầm (đường màu xanh). Sự phụ thuộc của EC vào nhiệt độ trong CQW đối với phonon âm giam cầm (đường màu đỏ) và phonon âm không giam cầm (đường màu xanh).

Sự phụ thuộc của PC vào nhiệt độ trong CQW đối với phonon âm giam cầm (đường màu đỏ) và phonon âm không giam cầm (đường màu xanh). Sự phụ thuộc của ten-xơ độ dẫn  xx vào từ trường trong CQW khi không có mặt sóng điện từ (a) và khi có mặt sóng điện từ (b) đối với hai trường hợp phonon âm giam cầm (đường màu đỏ) và phonon âm không giam cầm (đường màu xanh). Sự phụ thuộc của EC (a) và PC (b) vào năng lượng của photon trong RQW đối với phonon quang giam cầm (đường màu đỏ) và phonon quang không giam cầm (đường màu xanh) khi xét từ trường song song với phương chuyển động tự do của điện tử, ở đây ℏωc = 10,15 meV. Sự phụ thuộc của EC (a) và PC (b) vào nhiệt độ trong RQW đối với phonon quang giam cầm (đường màu đỏ) và phonon quang không giam cầm (đường màu xanh) khi xét từ trường song song với phương chuyển động tự do của điện tử.

Sự phụ thuộc của EC (a) và PC (b) vào độ rộng Lx của RQW đối với phonon quang giam cầm (đường màu đỏ) và phonon quang không giam cầm (đường màu xanh) khi xét từ trường song song với phương chuyển động tự do của điện tử. Sự phụ thuộc của EC (a) và PC (b) vào nhiệt độ trong RQW đối với phonon quang giam cầm (đường màu đỏ) và phonon quang không giam cầm (đường màu xanh) khi xét từ trường vuông góc với phương chuyển động tự do của điện tử. Sự phụ thuộc của EC (a) và PC (b) vào năng lượng photon trong RQW đối với phonon quang giam cầm (đường màu đỏ) và phonon quang không giam cầm (đường màu xanh) khi xét từ trường vuông góc với phương chuyển động tự do của điện tử, ở đây ℏωc = 10,08 meV.