Đề tài: Nghiên cứu tính chất dẫn điện của hệ bán dẫn thấp chiều

Mục đích nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu tính chất dẫn điện của hệ bán dẫn thấp chiều" nhằm hiểu và nắm được cấu trúc điện tử và tính chất dẫn điện của hệ bán dẫn một chiều và không chiều, tìm hiểu một số phương pháp chế tạo bán dẫn thấp chiều.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề tài: Nghiên cứu tính chất dẫn điện của hệ bán dẫn thấp chiều KHOÁ LUÂN TÔT NGHIÊP ̣ ́ ̣ ĐỀ TAI: ̀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT DẪN ĐIỆN CỦA HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU SV Thực hiện : Trần Văn Duy GV hướng dẫn : Th.S Nguyễn Thị Thuỷ MỞ ĐÂU ̀ 1. Lý do chọn đề tài: Bước sang thế kỷ XXI, các nước trên thế giới đang tích cực nghiên cứu và chuẩn bị cho sự ra đời của một lĩnh vực khoa học công nghệ mới, đó là công nghệ nano. Khi nghiên cứu hệ bán dẫn cấu trúc thấp chiều, cụ thể là cấu trúc một chiều và không chiều, các nhà khoa học đã phát hiện ra nhiều tính chất đặc biệt và hữu dụng của loại vật liệu này. Đặc biệt là tính chất dẫn điện của hệ hoàn toàn khác so với vật liệu khối cùng loại. MỞ ĐÂU ̀ 2. Nội dụng nghiên cứu • Tìm hiểu về các hệ bán dẫn thấp chiều. • Tính chất dẫn điện của hệ bán dẫn thấp chiều. • Một số phương pháp chế tạo bán dẫn thấp chiều. • Một số ứng dụng của các hệ bán dẫn thấp chiều: Hệ một chiều và hệ không chiều. 3. Mục đích nghiên cứu Hiểu và nắm được cấu trúc điện tử và tính chất dẫn điện của hệ bán dẫn một chiều và không chiều, tìm hiểu một số phương pháp chế tạo bán dẫn thấp chiều. ̣ NÔI DUNG CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ CÁC HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU CHƯƠNG 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO BÁN DẪN THẤP CHIỀU VÀ ỨNG DỤNG CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ CÁC HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU Hệ bán ddẫnthấp chiều đlà các hệ làm cácndcó cấu trúc Hệ bán ẫn hấp chiều ược chia bán dẫ ạng sau: không gian bị hạn chế theo một, hai hoặc ba chiều mà kích thước có thể so được với bước sóng De Broglie. Sự thay đổi năng lượng vùng cấm CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU 2.1. Cấu trúc và tính chất điện các hệ thấp chiều 2.1.1. Hệ một chiều ε = ε i , j + h k / 2m; 2 2 Ψ ( x, y, z ) = φi , j ( y, z )eikz (2.1) Giải phương trình Schrödinger ta có năng lượng 2 � x n y � h2 k 2 hπ n 2 2 2 ε= �2 + 2 � + . � x Ly � 2m 2m �L � Mật độ trạng thái dN i , j dk L me 4L Di , j (ε ) = = ( 2) ( 2) z = , Khi ε > (2.5) dk d ε 2π h 2(ε − ε i , j ) hvi , j εi,j Di , j (ε ) = 0, Khi ε < (2.6) εi,j Chú ý rằng mật độ trạng thái phân kì là (ε – εi,j)-1/2 tại mỗi ngưỡng vùng con. Chúng được gọi là điểm kì dị Van Hove và ảnh hưởng đến tích chất điện và quang học của hệ 1D. Các đỉnh được quan sát khi ánh sáng phát xạ và hấp thụ đồng thời phù hợp với năng lượng giữa điểm kì dị Van Hove thứ nhất và thứ hai tương ứng. 2.1.1. điện mộtychiều Dòng Hệ chạ qua kênh truyền do vượt quá dịch chuyển b. Dphn i mang mật độ Δnột chiều bên ả ẫ điện trong hệ m là DR ( ε ) qV 2 2e 2 Một kênh truyề= 1D L dòng điện giới hạV , bởi mộ(2.8)ện I = ∆nqv có qv = hv vq V = h n 2 n t đi ápộđdẫn điện trênvà điệầu ởủa nó. Do u cunó nhưmột độ dẫn Đ ược đặt I/V hai đ n tr c V/I hai đầ đó ối có sau GQ = 2e2 / h; RQ = h / 2e 2 = 12906k Ω (2.9) điện giới hạn ngay cả khi không có sự tán xạ trong dây. Nếu kênh được dẫn không hoàn toàn, độ dẫn nói chung là Sự lượng tử hóa của độ dẫn dẫn lượng tử nhiều lần, xác suất (ε F ) ể đ truyền điện tử qua điện được minh họa một cách đáng các kênh (hình 2.4): = ( e 2 / h ) (ε F các GQ ( ε F ) kể2trong qua ). dữ liệu trong hình (2.10) 2.5. Đây là công thức thường được gọi là côg thức Landauer. Đối với một hệ bán 1D với nhiều kênh truyền, chúng ta lấy tổng đóng góp của mỗi kênh, từ độ dẫn điện thêm vào mắc song song: �ε F ) = ( �, j (ε F ), i (2.11) i, j Từ công thức Landauer (2.10) chúng ta viết lại trở kháng cho trường hợp một kênh theo cách sau: h 1 h h R= = 2+ 2 , (2.13) 2e 2 � 2e 2e � Hai rào cản trong loạt cộng hưởng đường hầm Xét hai rào cản trong chuỗi cách nhau một khoảng L, với biên độ truyền và phản xạ t1, r1 và t2, r2 như biểu diễn trong hình 2.6. iϕ iϕ t j = t j e tj ; rj = r j e rj (2.14) Với một sóng tới từ bên trái có biên độ là 1, biên độ được xác định trong hình 2.6 được cho bởi a = t1 + r1b; b = ar2 eiϕ ; c = at 2 eiϕ / 2 ; (2.15) Xác suất truyền qua cặp rào cản là như sau 2 2 2 t1 . t2 �= c = (2.17) 1 + r1 . r2 − 2 r1 r2 cos ( ϕ ) ...