Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu ứng giảm kích thước lên sự gia tăng sóng âm (phonon âm) giam cầm trong siêu mạng pha tạp

Khóa luận văn này, tác giả sử dụng phương trình động lượng tử cho phonon âm (sóng âm) giam cầm để xây dựng công thức tính hệ số gia tăng sóng âm (phonon âm) giam cầm trong siêu mạng pha tạp. Từ đó, chúng tôi đã khảo sát và tính toán số các kết quả thu được cho một siêu mạng pha tạp điển hình là n - GaAs/p - GaAs.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu ứng giảm kích thước lên sự gia tăng sóng âm (phonon âm) giam cầm trong siêu mạng pha tạp ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ngô Thị Mến NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HIỆU ỨNGGIẢM KÍCH THƢỚC LÊN SỰ GIA TĂNG SÓNG ÂM (PHONON ÂM) GIAM CẦM TRONG SIÊU MẠNG PHA TẠP Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán Mã số: 60 44 01 BẢN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Cán bộ hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Vũ Nhân Hà Nội- 2011 MỤC LỤCMở đầu …………………………………………………………………….1Chương I: Siêu mạng pha tạp và phương trình động lượng tử cho phononâm (sóng âm) giam cầm trong bán dẫnkhối………………………………………………………………………...4I.1. Siêu mạng pha tạp…………………………………………………………….4I.1.1. Bán dẫn siêu mạng………………………………………………………….4I.1.2. Hàm sóng và phổ năng lượng của electron trong siêu mạng phatạp…………………………………………………………………………………....4I.2. Phương trình động lượng tử và bài toán gia tăng phonon âm (sóng âm)trong bán dẫn khối………………………………………………........................6I.2.1.Xây dựng phương trình động lượng tử cho phonon trong bán dẫnkhối…………………………………………………………………………………..6I.2.2.Lý thuyết gia tăng sóng âm ( phonon âm) trong bán dẫn khối (trường hợphấp thụ một phonon)…………………………………………………………8I.2.3.Ảnh hưởng của quá trình hấp thụ nhiều photon lên hệ số gia tăng sóngâm và điều kiện gia tăng sóng âm trong bán dẫn khối…………….....12Chương II: Phương trình động lượng tử và hệ số gia tăng phonon âm(sóng âm) giam cầm trong siêu mạng pha tạp và biểu thức giảitích……………………………………………...........................................16II.1. Phương trình động lượng tử của phonon âm (sóng âm) giam cầm trongsiêu mạng pha tạp………………………………………………..............16II.1.1. Phương trình động lượng tử của phonon âm (sóng âm) giam cầm trongbán dẫn siêu mạng………………………………………………………..16II.1.2. Phương trình động lượng tử của phonon âm (sóng âm) giam cầm trongsiêu mạng pha tạp…………………………………………………………27II.2. Biểu thức giải tích của hệ số gia tăng phonon âm (sóng âm) giam cầmtrong siêu mạng pha tạp………………………………………….....................34II.2.1. Trường hợp khí electron không suy biến……………………………...34II.2.2. Trường hợp khí electron suy biến………………………………………36Chương III: Tính toán số và vẽ đồ thị cho siêu mạng pha tạp n-GaAs/ p-GaAs……………………………………………………………………41III.1. Tính toán số trường hợp khí electron không suy biến………………...42III.2. Tính toán số trường hợp khí electron suy biến………………………...48Kết luận………………………………………………………..................53Tài liệu tham khảo……………………………………………………….54Phụ lục……………………………………………………………………56 DANH MỤC HÌNH VẼHình 3.1: hệ số gia tăng phonon âm trong siêu mạng pha tạp phụ thuộc tần sốtrường laser  ứng với nhiệt độ 450 K (đường gạch), 480 K (đường liền),500K(đường chấm)……………………………………………………..……………42Hình 3.2: hệ số gia tăng phonon âm trong siêu mạng pha tạp phụ thuộc biênđộ trường laser ứng với nhiệt độ 450 K (đường gạch), 480 K (đường liền), 500K (đườngchấm)…………………………………………………………………..………………43Hình 3.3: hệ số gia tăng phonon âm trong siêu mạng pha tạp phụ thuộc vàonhiệt độ ứng với số sóng q  9 108 m1 (đường gạch), q  8 109 m1 (đường chấm),q  8.1109 m1 (đường liền)………………………………………………………..…44Hình 3.4: hệ số gia tăng phonon âm trong siêu mạng pha tạp phụ thuộc nồngđộ pha tạp ứng với nhiệt độ 480 K (đường gạch), 490 K (đường chấm), và 500K (đườngliền)………………………………………………………………………………….…45Hình 3.5: hệ số gia tăng phonon âm trong siêu mạng pha tạp phụ thuộc vàochu kì siêu mạng d ứng với số sóng q  8 108 m1 (đường liền),q  8.5 108 m1 (đường chấm), q  9 108 m1 (đường gạch)………………..….…46Hình 3.6: hệ số gia tăng phonon âm trong siêu mạng pha tạp phụ thuộc sốsóng q ứng với nhiệt độ 450 K (đường gạch), 480 K (đường liền), 500 K(đườngchấm)…………………………………………………………..……………47Hình 3.7: A (đường liền ), B (đường chấm) là hàm của biên độ trường laser E0vớiq  3.2 108 m1 ………………………………………………………………………….49Hình 3.8: A (đường liền), B (đường chấm) là hàm của số sóng q với  m ………………………………………………………………………..50E0  3 108 VHình 3.9: hệ số gia tăng phonon âm giam cầm trong siêu mạng pha tạp phụthuộc biên độ trường laser ứng với số sóng 2.5 108 m1 (đường liền), 3 108 m1(đường gạch), 3.5 108 m1 (đường chấm)……………………………………….51Hình 3.10: hệ số gia tăng phonon âm giam cầm trong siêu mạng pha tạp phụthuộc tần số trường laser ứng với số sóng 2.5 108 m1 (đường gạch), 3 108 m1(đường liền), 3.5 108 m1 (đường chấm)……………………………………….....52 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài: Ngày nay, vật lý chất rắn đang đi sâu vào việc nghiên cứu các màng mỏngvà các cấu trúc nhiều lớp. Trong các hệ có cấu trúc nanô, chuyển động của hạtdẫn bị giới hạn nghiêm ngặt dọc theo một hướng tọa độ với một vùng có kíchthước đặc trưng vào cỡ bậc của bước sóng De Boglie, các tính chất củaelectron bị thay đổi đáng kể, đặc biệt một số tính chất mới khác biệt so với vậtliệu khối xuất hiện gọi là hiệu ứng kích thước. Khi đó, các quy luật lượng tửbắt đầu có hiệu lực mà đặc trưng cơ bản nhất của hệ điện tử là phổ năng lượngbị biến đổi. Phổ năng lượng của electron trở thành gián đoạn dọc theo hướngtọa độ bị giới hạn. Do đó, đặc trưng của hạt dẫn trong các cấu trúc này tương tựnhư khí electron thấp chiều. Với sự phát triển của vật lý chất rắn, công nghệ nuôi cấy tinh thể epytaxychùm phân tử (MBE) và kết tủa hơi kim loại hữu cơ (MOCV), cho phép tạo ranhiều hệ các cấu trúc thấp chiều như: hố lượng tử (quantum well), siêu mạng(superlattice), dây lượng tử(quantum wire), chấm lượng tử (quantum dot). ...