Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Ảnh hưởng của trường bức xạ laser lên hấp thụ sóng điện từ yếu bởi điện tử giam cầm trong siêu mạng hợp phần

Từ phương trình Hamiltonian của hệ điện tử-phonon, tác giả xây dựng phương trình động lượng tử và nhận được biểu thức cho hệ số hấp thụ sóng điện từ yếu bởi điện tử giam cầm trong siêu mạng hợp phần khi có mặt trường bức xạ laser. Trong trường hợp gần ngưỡng nhận được biểu thức giải tích cho hệ số hấp thụ cho cơ chế tán xạ điện tử-phonon âm. Các kết quả khảo sát cho thấy trong các điều kiện xác định, hệ số hấp thụ có thể chuyển thành hệ số gia tăng (hệ số hấp thụ chuyển từ dương sang âm). Đây là điều khác biệt so với bài toán tương tự trong bán dẫn khối.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Ảnh hưởng của trường bức xạ laser lên hấp thụ sóng điện từ yếu bởi điện tử giam cầm trong siêu mạng hợp phần ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- Ngô Thị Hà ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG BỨC XẠ LASER LÊN HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ YẾU BỞI ĐIỆN TỬ GIAM CẦM TRONG SIÊU MẠNG HỢP PHẦN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- Ngô Thị Hà ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG BỨC XẠ LASER LÊN HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ YẾU BỞI ĐIỆN TỬ GIAM CẦM TRONG SIÊU MẠNG HỢP PHẦN Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán Mã số: 60 44 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐINH QUỐC VƯƠNG Hà Nội – Năm 2011 Luận văn thạc sĩ-Ngô Thị Hà Mục lục CHƯƠNG 1................................................................................................................ 5 SIÊU MẠNG HỢP PHẦN VÀ BÀI TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG BỨC XẠ LASER LÊN HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ YẾU BỞI ĐIỆN TỬ GIAM CẦM TRONG BÁN DẪN KHỐI. ............................................................... 5 1.1 Khái quát về siêu mạng hợp phần…………………………………………...5 1.2 Hệ số hấp thụ sóng điện từ yếu bởi điện tử giam cầm trong bán dẫn khối khi có mặt trường laser. ............................................................................................... 7 1.2.1 Xây dựng phương trình động lượng tử cho điện tử giam cầm trong bán dẫn khối. .......................................................................................................... 7 1.2.2 Tính hệ số hấp thụ ................................................................................ 14 CHƯƠNG 2.............................................................................................................. 20 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LƯỢNG TỬ TRONG SIÊU MẠNG HỢP PHẦN VÀ HỆ SỐ HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ YẾU BỞI ĐIỆN TỬ GIAM CẦM TRONG SIÊU MẠNG HỢP PHẦN KHI CÓ MẶT TRƯỜNG LASER (TRƯỜNG HỢP TÁN XẠ ĐIỆN TỬ-PHONON ÂM). ....................................... 20 2.1 Hamiltonian của hệ điện tử-phonon trong siêu mạng hợp phần ................... 20 2.2 Xây dựng phương trình động lượng tử trong siêu mạng hợp phần. .............. 21 2.3 Tính hệ số hấp thụ sóng điện từ yếu bởi điện tử giam cầm trong siêu mạng hợp phần khi có mặt trường laser. ....................................................................... 32 CHƯƠNG 3.............................................................................................................. 43 TÍNH TOÁN SỐ VÀ BÀN LUẬN ......................................................................... 43 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 46 Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 47 Phụ lục ...................................................................................................................... 49 1 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 3.1: sự phụ thuộc của hệ số hấp hấp thụ vào nhiệt độ. Hình 3.2: Sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ vào cường độ sóng điện từ yếu Eo1. Hình 3.3 sự phụ thuộc hệ số hấp thụ vào chiều dài siêu mạng Hình 3.4: Sự phụ thuộc hệ hấp thụ vào năng lượng sóng điện từ yếu. Hình 3.5: Ảnh hưởng của trường bức xạ laser lên hệ số hấp thụ.  Luận văn thạc sĩ-Ngô Thị Hà Mở đầu Một trong những hướng của khoa học ứng dụng hiện nay là tích hợp lại để cùng nghiên cứu các đối tượng nhỏ bé có kích thước tiến đến kích thước của nguyên tử. Chính xu hướng này đã làm cho vật liệu nano (nano materials) trở thành một trong những lĩnh vực nghiên cứu thu hút được sự quan tâm chú ý của nhiều nhà vật lý, cả lý thuyết lẫn thực nghiệm. Nghành Vật lý nghiên cứu này gọi là Vật lý hệ thấp chiều hay Vật lý có cấu trúc nano. Cấu trúc thấp chiều có ưu điểm là tính chất quang của các thiết bị dựa trên bán dẫn thấp chiều có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi các thông số cấu trúc mà tiêu biểu là độ dày, thành phần của hợp chất và sự giảm chiều của bán dẫn. Dẫn đến sự thay đổi các đặc trưng quang học, đặc biệt là sự gia tăng xác suất tái hợp electron-lỗ trống, nên cấu trúc vật liệu thấp chiều đã giúp tạo ra các thiết bị linh kiện hiện đại công nghệ cao, có tính cách mạng về khoa học, đồng thời là cơ sở để tạo ra các thiết bị siêu nhỏ và đa năng như ngày nay [1,2,3,4]. Cấu trúc thấp chiều bao gồm cấu trúc hai chiều (2D), trong đó các hạt mang điện (electron và lỗ trống) chỉ chuyển động tự do theo hai chiều, cấu trúc một chiều (1D) trong đó hạt mang điện chỉ chuyển động tự do theo một chiều và cấu trúc không chiều (0D) với sự giam giữ hạt theo cả ba chiều. Việc chuyển từ hệ điện tử 3D sang 2D, sang 1D, sang 0D đã làm thay đổi đáng kể cả về mặt định tính cũng như định lượng nhiều tính chất vật lý trong đó có tính chất quang của vật liệu [16, 18, 19, 21, 22]. Với sự phát triển của vật lý chất rắn và công nghệ epytaxy chùm phân tử (MBE) hay kết tủa hơi kim loại hữu cơ (MOCVD) đã tạo ra các lớp bán dẫn có bề rộng vùng cấm khác nhau, chẳng hạn AlGaAs và GaAs. Trong cấu trúc này, ngoài trường của thế tuần hoàn gây ra bởi các nguyên tử tạo nên mạng tinh thể, trong mạng tinh thể còn tồn tại một trường điện thế phụ. Trường điện thế phụ này cũng có tính tuần hoàn nhưng với chu kỳ lớn hơn rất nhiều so với chu kỳ của trường các nguyê ...