Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu lý thuyết về hiệu ứng Hall trong các hệ bán dẫn một chiều

Mục tiêu của đề tài là xây dựng lý thuyết lượng tử về Hiệu ứng Hall cho dây lượng tử hình trụ, dây lượng tử hình chữ nhật với hố thế cao vô hạn, đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng của sóng điện từ lên hiệu ứng Hall trong dây lượng tử khi từ trường nằm hướng theo chiều chuyển động tự do của electron. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu lý thuyết về hiệu ứng Hall trong các hệ bán dẫn một chiều IH QU GI H N I TRƢỜ Ọ Ọ TỰ ----------------------- NGUYỄ T U ƢƠ ỨU LÝ T UYẾT VỀ HIỆU ỨNG HALLTR Á Ệ BÁ DẪN MỘT CHIỀU LUẬ Á TIẾ SĨ VẬT LÍ à ội, 2017 À ỘI, 2016 IH QU GI H N I TRƢỜ Ọ Ọ TỰ ----------------------- NGUYỄ T U ƢƠ ỨU LÝ T UYẾT VỀ HIỆU ỨNG HALLTRONG Á Ệ BÁ DẪN MỘT CHIỀU u n n àn : Vật lí lí thuyết và vật lí toán s 62.44.01.03 LUẬ Á TIẾN SĨ VẬT LÍ ƢỜ ƢỚ DẪ Ọ PGS. TS. NGUYỄ VŨ Â TS. ẶNG THỊ THANH THỦY À ỘI, 2017 LỜ Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. ác kếtquả, số liệu, đồ thị… được nêu trong luận án là trung thực và chưa từngđược công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Hà Nội, tháng 03 năm 2017 Tác giả luận án Nguyễn Thu Hương i LỜI CẢ Ơ Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS Nguyễn VũNhân, TS ặng Thị Thanh Thủy và GS.TS Nguyễn Quang Báu, nhữngngười thầy đã hết lòng giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu vàhoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong Bộmôn Vật lý lý thuyết, trong khoa Vật lý và Phòng Sau đại học, trường ạihọc Khoa học Tự nhiên, ại học Quốc gia Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên của các thầy cô,các đồng nghiệp trong Bộ môn Vật lý, Khoa Khoa Học Cơ Bản, Học việnPhòng Không Không Quân. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Quỹ Phát triển Khoa học và ông nghệQuốc gia (NAFOSTED, Mã số 103.01-2015.22) và Học viện Phòng KhôngKhông Quân đã tài trợ cho tôi trong việc nghiên cứu và báo cáo các kết quảtại các Hội nghị khoa học trong nước và quốc tế làm cơ sở để hoàn thànhluận án này Xin chân thành cảm ơn tất cả những người thân, bạn bè và đồngnghiệp đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Tác giả luận án Nguyễn Thu Hương Ụ LỤ Lời cam đoan …………………………………………………………...i Lời cảm ơn …………………………………………………………….ii Mục lục ……………………………………………………………….iii Danh mục các bảng …………………………………………………...vi Danh mục các hình vẽ và đồ thị………………………………………vii Mở đầu…………………………………………………..…………..1 ươn 1 Thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong bán dẫn kh ivà tổng quan về hệ một chiều……………………………………………….9 1.1 Lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong bán dẫn khối…...….…9 1.1.1 Phương trình động lượng tử cho electron trong bán dẫn khốikhi đặt trong điện trường và từ trường vuông góc với sự có mặt của sóng điệntừ……………………………………………………………………………..11 1.1.2 Biểu thức giải tích cho hệ số Hall……………………….19 1.2 Hàm sóng và phổ năng lượng của điện tử trong dây lượng tử....25 1.2.1 Hàm sóng và phổ năng lượng của điện tử trong dây lượngtử trường hợp không có trường ngoài………………………………………..26 1.2.2 Hàm sóng và phổ năng lượng của điện tử trong dây lượngtử dưới ảnh hưởng của từ trường…………………………………….………29 ươn 2 Lý t u ết lượng tử về hiệu ứn all tron dâ lượng tử ìn c ữ nhật dưới ản ưởng của són điện từ…………………………33 2.1 Phương trình động lượng tử cho điện tử giam cầm trong dây lượngtử hình chữ nhật với hố thế cao vô hạn………………..…………….............33 iii 2.2 Hệ số Hall và từ trở Hall trong dây lượng tử hình chữ nhật với hốthế cao vô hạn………………………………………………….……….…....37 2.2.1 Trường hợp tán xạ điện tử phonon âm ……………..…...38 2.2.2 Trường hợp tán xạ điện tử phonon quang…………….....42 2.2.3 Kết quả tính toán số và thảo luận……………………..…44 2.3 Kết luận chương 2…..…………………….………….……….....52 ươn 3 Lý t u ết lượng tử về hiệu ứn all tron dâ lượng tử ìn trụ dưới ản ưởng của són điện từ………………………………..54 3.1 Phương trình động lượng tử cho điện tử giam cầm trong dâylượng tử hình trụ với hố thế cao vô hạn……………………………………..55 3.2 Hệ số Hall và từ trở Hall trong dây lượng tử hình trụ với hố thếcao vô hạn…………………………………………………………………....58 3.2.1 Trường hợp tán xạ điện tử phonon âm …………………59 3.2.2 Trường hợp tán xạ điện tử phonon quang……………....62 3.2.3 Kết ...