Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu lý thuyết về hiệu ứng quang kích thích của sóng điện từ cao tần trong hệ bán dẫn một chiều

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là nghiên cứu lý thuyết lượng tử về hiệu ứng quang kích thích cho dây lượng tử hình trụ với hố thế vô hạn, dây lượng tử hình trụ với hố thế parabol, dây lượng tử hình chữ nhật với hố thế vô hạn. Xây dựng phương trình động lượng tử cho hệ bán dẫn một chiều, từ đó tính mật độ dòng điện không đổi xuất hiện trong hiệu ứng quang kích thích với hai loại tương tác là: tương tác electron – phonon âm và tương tác electron – phonon quang.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu lý thuyết về hiệu ứng quang kích thích của sóng điện từ cao tần trong hệ bán dẫn một chiều ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- Hoàng Văn Ngọc NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ HIỆU ỨNG QUANG KÍCH THÍCH CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ CAO TẦN TRONG HỆ BÁN DẪN MỘT CHIỀUChuyên ngành : Vật lí lí thuyết và vật lí toánMã số: 62.44.01.01 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội – 2017 Mở đầu Khi một sóng điện từ lan truyền trong vật liệu thì các tính chất điện, từ thông thường của hệ hạt tải bịthay đổi, do đó xuất hiện những hiệu ứng mới. Nếu biên độ sóng điện từ lớn, có thể làm các hiệu ứng trở nênphi tuyến, đặc biệt khi tần số sóng điện từ cao sao cho năng lượng photon vào cỡ năng lượng của electron haynăng lượng của phonon thì sự có mặt của sóng điện từ ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tán xạ của electron vớiphonon. Xác suất của các quá trình dịch chuyển của electron thỏa mãn định luật bảo toàn năng – xung lượngthay đổi khi có sự tham gia của photon. Từ đây xuất hiện thêm nhiều hiệu ứng như cộng hưởng cyclotron, hiệuứng cộng hưởng electron – phonon, cộng hưởng từ - phonon dò tìm bằng quang học, hay hiệu ứng quang kíchthích, hiệu ứng Hall,... Sự suất hiện của bức xạ laser mạnh có thể ảnh hưởng đến độ dẫn điện và cá hiệu ứng động khác trongcác chất bán dẫn bởi không chỉ thay đổi độ tập trung hạt tải hay nhiệt độ electron mà còn bởi làm thay đổi xácsuất tán xạ của electron bởi phonon. Điều này có liên quan đến việc trải rộng của các hiệu ứng động mà nguyênnhân là do sự xuất hiện của các nhóm electron ở những năng lượng khác nhau với các độ linh động và độ dẫnnhiệt riêng phần khác nhau. Trong những năm gần đây nghiên cứu tính chất vật lý nói chung và tính chất động của bán dẫn thấpchiều nói riêng được quan tâm rất nhiều. Phổ năng lượng, hàm sóng của hệ thấp chiều (hai chiều, một chiều,không chiều) khác biệt so với phổ năng lượng, hàm sóng của các bán dẫn ba chiều truyền thống, nguyên nhânlà do điện tử ngoài thế tuần hoàn còn có thế giam cầm. Trong tính chất động, một hiệu ứng đã được nghiên cứutrong bán dẫn khối và hệ hai chiều là hiệu ứng quang kích thích, nhưng trong hệ bán dẫn một chiều thì vẫnchưa được nghiên cứu. Dây lượng tử với các dạng thế khác nhau rất được chú ý, đó là lý do chúng tôi chọn đềtài nghiên cứu “Nghiên cứu lý thuyết về hiệu ứng quang kích thích của sóng điện từ cao tần trong hệ bándẫn một chiều” để phần nào giải quyết được các vấn đề còn bỏ ngỏ nói trên.2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết lượng tử về hiệu ứng quang kích thích cho dây lượng tử hình trụ với hố thế vôhạn, dây lượng tử hình trụ với hố thế parabol, dây lượng tử hình chữ nhật với hố thế vô hạn. Xây dựngphương trình động lượng tử cho hệ bán dẫn một chiều, từ đó tính mật độ dòng điện không đổi xuất hiệntrong hiệu ứng quang kích thích với hai loại tương tác là: tương tác electron – phonon âm và tương tácelectron – phonon quang.3. Phương pháp nghiên cứu Trong khuôn khổ của luận án, bài toán về hiệu ứng quang kích thích trong dây lượng tử được nghiêncứu bằng phương pháp phương trình động lượng tử. Đây là phương pháp đã được sử dụng tính toán chonhiều bài toán trong hệ thấp chiều, như bài toán về hiệu ứng quang kích thích trong bán dẫn khối, trong siêumạng, trong giếng lượng tử, cũng như bài toán hấp thụ sóng điện từ các hệ hai chiều, hệ một chiều, hiệu ứngâm - điện - từ trong hệ hai chiều, hiệu ứng Hall trong các hệ hai chiều dưới ảnh hưởng của sóng điện từmạnh và đã thu được những kết quả có ý nghĩa khoa học nhất định. Ngoài ra, còn kết hợp với phương pháp tính số dựa trên phần mềm Matlab là phần mềm được sửdụng nhiều trong Vật lí cũng như các ngành khoa học kỹ thuật.4. Nội dung nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu chính của luận án là: Trên cơ sở các biểu thức giải tích của hàm sóng và phổnăng lượng của electron trong dây lượng tử hình trụ với hố thế cao vô hạn, hình trụ với hố thế parabol vàhình chữ nhật với thế cao vô hạn khi đặt trong một trường sóng điện từ phân cực phẳng, một trường laser vàmột điện trường không đổi, xây dựng toán tử Hamiltonian của hệ electron-phonon tương tác. Từ đó thiết lậpphương trình động lượng tử cho toán tử số electron trung bình khi giả thiết số phonon không thay đổi theothời gian. Giải phương trình động lượng tử, tính biểu thức mật độ dòng điện không đổi xuất hiện trong hiệuứng quang kích thích. Kết quả giải tích thu được thực hiện tính số, vẽ đồ thị và thảo luận đối với các môhình dây lượng tử hình trụ, dây lượng tử hình chữ nhật cụ thể. Kết quả tính số được so sánh và bàn luận. Quá trình trên được thực hiện lầ ...