Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong siêu mạng hợp phần

Luận văn trình bày về siêu mạng hợp phần và lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong bán dẫn khối; phương trình động lượng tử và biểu thức giải tích cho tenxo độ dẫn Hall, hệ số Hall cho siêu mạng hợp phần; tính toán số và vẽ đồ thị các kết quả lý thuyết cho siêu mạng hợp phần cụ thể. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong siêu mạng hợp phần ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Thị Minh PhúcLÝ THUYẾT LƢỢNG TỬ VỀ HIỆU ỨNG HALL TRONG SIÊU MẠNG HỢP PHẦN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Thị Minh Phúc LÝ THUYẾT LƢỢNG TỬ VỀ HIỆU ỨNG HALL TRONG SIÊU MẠNG HỢP PHẦN Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán Mã số: 60440103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCNGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN VŨ NHÂN Hà Nội – Năm 2013 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo, PGS.TS. Nguyễn VũNhân, là người đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và hoàn thành khóaluận. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô, tập thể cán bộ Bộmôn Vật lý lý thuyết – Vật lý toán, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại họcQuốc gia Hà Nội. Em cũng xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật lý, phòng Sau đạihọc, trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ em hoànthành luận văn. Qua đây, em cũng chân thành gửi lời cảm ơn tới toàn thể người thân, bạn bè đãgiúp đỡ, dạy bảo, động viên, và trực tiếp đóng góp, trao đổi những ý kiến khoa học quýbáu để em có thể hoàn thành luận văn này. Luận văn được hoàn thành dưới sự tài trợ của đề tài nghiên cứu khoa họcNAFOSTED (103.01 – 2011.18) VÀ QGTD.12.01. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn luận văn có nhiều thiếusót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn. Một lần nữa, em xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, 16 tháng 12 năm 2013 Học viên Nguyễn Thị Minh Phúc MỤC LỤCMỞ ĐẦU:…………………………………………….……………………………....…1CHƢƠNG 1: SIÊU MẠNG HỢP PHẦN VÀ LÝ THUYẾT LƢỢNG TỬ VỀ HIỆUỨNG HALL TRONG BÁN DẪN KHỐI…………………………………...…………..4 1.1. Tổng quan về siêu mạng hợp phần………………………………………...…….4 1.1.1. Khái niệm về siêu mạng hợp phần………………………………………….4 1.1.2. Phổ năng lượng và hàm sóng của điện tử giam cầm trong siêu mạng hợp phần …………………………………………………………………………………...5 1.2. Lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong bán dẫn khối………………………...6CHƢƠNG 2: PHƢƠNG TRÌNH ĐỘNG LƢỢNG TỬ VÀ BIỂU THỨC GIẢI TÍCHCHO TENXƠ ĐỘ DẪN HALL, BIỂU THỨC TỪ TRỞ HALL CHO SIÊU MẠNGHỢP PHẦN…………………………………………………………………………….13 2.1. Hamiltonian của hệ điện tử giam cầm – phonon trong siêu mạng hợp phần…...13 2.2. Phương trình động lượng tử cho điện tử giam cầm trong siêu mạng hợp phần...14 2.3. Biểu thức giải tích cho tenxơ độ dẫn Hall……………………………………...35CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN SỐ VÀ ĐỒ THỊ………………………………………….50 3.1. Sự phụ thuộc của hệ số Hall theo tần số sóng điện từ………………………….50 r 3.2. Sự phụ thuộc của hệ số Hall theo từ trường B …………………..……………..51 3.3. Sự phụ thuộc của hệ số Hall vào chu kỳ siêu mạng…………………..………..52KẾT LUẬN……………………………………………………………………………..53TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………54PHỤ LỤC……………………………………………………………………………….55 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼHình 3.1. Sự phụ thuộc của hệ số Hall vào tần số sóng điện từ ở cácgiá trị B = 4T (đường trơn), B = 4.2T (đường gạch ngang), B = 4.4T Trang 50(đường chấm). rHình 3.2. Sự phụ thuộc của hệ số Hall vào từ trường B ở những giátrị khác nhau của chu kỳ siêu mạng : T=100K (đường nét Trang 51liền),T=200K (đường nét gạch) và T=300K (đường nét chấm).Hình 3.3. Sự phụ thuộc của hệ số Hall vào chu kỳ siêu mạng với cácgiá trị   1012  s 1  (đường liền),   5.1012  s 1  (đường nét gạch) và Trang 52  1013  s 1  (đường nét chấm). MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tài Cuối những năm 80 của thế kỷ 20 thành tựu của khoa học vật lý được đặc trưngbởi sự chuyển hướng đối tượng nghiên cứu chính từ các vật liệu bán dẫn khối (bán dẫncó cấu trúc 3 chiều) sang bán dẫn thấp chiều. Đó là, các bán dẫn hai chiều (giếng lượngtử, siêu mạng hợp phần, siêu mạng pha tạp, màng mỏng, …); bán dẫn một chiều (dâylượng tử hình trụ, dây lượng tử hình chữ nhật,…); bán dẫn không chiều (chấm lượng tửhình lập phương, chấm lượng tử hình hình cầu). Ta biết rằng ở bán dẫn khối, các điện tử có thể chuyển động trong toàn mạngtinh thể (cấu trúc 3 chiều). Nhưng trong các cấu trúc thấp chiều (hệ hai chiều, hệ mộtchiều và hệ không chiều), ngoài điện ...