Lý thuyết gia tăng sóng âm (phonon âm) do hấp thụ bức xạ laser trong dây lượng tử hình chữ nhật với hố thế vô hạn

Trong bài báo này, tác giả nghiên cứu lý thuyết sự gia tăng sóng âm do hấp thụ bức xạ laser trong dây lượng tử có dạng hình chữ nhật và hố thế vô hạn dọc theo biên. Đây là mô hình tiêu biểu cho loại dây lượng tử chế tạo bằng phương pháp epitaxy, và được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu lý thuyết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý thuyết gia tăng sóng âm (phonon âm) do hấp thụ bức xạ laser trong dây lượng tử hình chữ nhật với hố thế vô hạnTẠPCHÍKHOAHỌC,ĐạihọcHuế,Số20,2003 LÝTHUYẾTGIATĂNGSÓNGÂM(PHONONÂM) DOHẤPTHỤBỨCXẠLASERTRONGDÂYLƯỢNGTỬ HÌNHCHỮNHẬTVỚIHỐTHẾVÔHẠN PhạmThịNguyệtNga NguyễnQuốcHưng,NguyễnQuangBáu TrườngĐạihọcKhoahọcTựnhiên,ĐHQuốcgiaHàNội TrầnCôngPhong TrườngĐạihọcSưPhạm,ĐạihọcHuế 1.MỞĐẦU Lýthuyếtgiatăngsóngâm(phononâm)dohấpthụ bứcxạ lasertrướcđâyđãđượcnghiêncứurộngrãichobándẫnkhối[13],hốlượngtử[46],vàbướcđầuvới dâylượngtử[7,8].Bàitoánchodâylượngtửhìnhtrụđãđượcxétđếnvớihốthếvôhạn[7]vàhố thế parabol[8].Tấtcả cáccôngtrìnhtrênđềuchỉ ratốcđộ thayđổimậtđộ phononnhậngiátrị âmtrongmộtsốvùngcủavectơ sóngphonon,tứclàcósựgiatăngsóngâm,haysốphononâmtronghệtăngdầntheothờigian. Nốitiếpýtưởngtrên,trongbàibáonày,chúngtôinghiêncứulýthuyếtsự gia tăngsóngâmdohấpthụbứcxạlasertrongdâylượngtử códạnghìnhchữ nhậtvà hốthếvôhạndọctheobiên.Đâylàmôhìnhtiêubiểucholoạidâylượngtửchếtạo bằngphươngphápepitaxy,vàđượcsử dụngrộngrãitrongnghiêncứulýthuyết.Chúngtôisẽ xéttrườnghợphấpthụ mộtphotonvàtrường hợphấpthụ nhiều photonchohệkhíđiệntử khôngsuybiếnvớigiả thiếtphononkhối(phononkhông chịu ảnhhưởngcủasự giảmsố chiều[6,9]).Phươngpháptínhtoánlàthiếtlập phươngtrìnhđộnglượngtử chophonon,từ đórútracácbiểuthứcgiảitíchcuối cùngchohệ số giatăng,điềukiệngiatăngsóngâm,vàđiềukiệnxunglượngchođiệntử thamgiavàoquátrìnhlàmtắtdầnhaygiatăngsóngâm.Cáckếtquả đượcxửlýsốvàvẽđồthịchodâylượngtửGaAs/GaAsAl. 2.CÁCBIỂUTHỨCTỔNGQUÁT Xétmôhìnhdâylượngtử(DLT)cókíchthướcLx,Ly,Lz,vớiLz>>Lx,Ly.Vớigiảthiếthố thế giamcầmđiệntử làvôhạndọctheobiêncủadây(trục x và y),hàmsóngvàphổnănglượngcủađiệntửbêntrongdâycódạng[10]: 25 2 n x 2 l y 1 ik z z n ,l ,k z ( x, y , z ) sin sin e , Lx Lx Ly Ly Lz  2 k z2  2 2 n2 l2 n,l kz , 2m * 2m * L2x L2y vớinvàllàcácsốlượngtửtheohaiphươngxvày, k 0,0, k z làvectơsóngvàm*làkhốilượnghiệudụngcủađiệntử. Hamiltoniancủahệ điệntửphonontươngtáctrongtrườnglaservớithế vectơ   A t (c E 0 / ) cos t códạng H (t ) H 0 H int ,trongđó:  e  H0 n ,l k A t a n,l ,k a n,l ,k  qbq bq ,  n ,l ,k  c  q (1)  H int  C n,l ,n,l q a n,l ,k q a n ,l ,k bq b q      n ,l ,n ,l ,k ,qtrongđóelàđiệntíchcủađiệntử,clàvậntốcánhsáng, a n,l ,k và a n,l ,k ( bq và bq ) ...