Lý thuyết lượng tử về hiệu ứng âm – điện phi tuyến trong dây lượng tử với hố thế hình chữ nhật cao vô hạn

Đề tài tiến hàng nghiên cứu dây lượng tử và hiệu ứng âm - điện trong hố lượng tử: Dây lượng tử; tính toán dòng âm - điện trong hố lượng tử. Biểu thức giải tích của dòng âm – điện phi tuyến trong dây lượng tử. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý thuyết lượng tử về hiệu ứng âm – điện phi tuyến trong dây lượng tử với hố thế hình chữ nhật cao vô hạn Lý thuyết lượng tử về hiệu ứng âm – điện phi tuyến trong dây lượng tử với hố thế hình chữ nhật cao vô hạn Trần Thị Duyên Trường Đại học Khoa học Tự nhiênLuận văn ThS Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán; Mã số 60 44 01 03 Người hướng dẫn: GS.TS. Nguyễn Quang Báu Năm bảo vệ: 2013 Abstract. Dây lượng tử và hiệu ứng âm - điện trong hố lượng tử: Dây lượng tử; Tính toán dòng âm - điện trong hố lượng tử. Biểu thức giải tích của dòng âm – điện phi tuyến trong dây lượng tử: Phương trình động lượng tử cho điện tử trong dây lượng tử với thế hình chữ nhật cao vô hạn; Tính toán dòng âm - điện trong dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn. Tính toán số và vẽ đồ thị kết quả lý thuyết cho dây lượng tử GaAs/GaAsAl: Sự phụ thuộc của dòng âm - điện vào tần số sóng âm; Sự phụ thuộc của dòng âm – điện vào nhiệt độ và số sóng. Keywords. Thuyết lượng tử; Hiệu ứng âm; Dây lượng tử.Content MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài. Trong hai thập niên vừa qua, tiến bộ của vật lý chất rắn cả lý thuyết và thực nghiệm đượcđặc trưng bởi sự chuyển hướng đối tượng nghiên cứu chính từ các khối tinh thể [1-6] sangcác màng mỏng và các cấu trúc thấp chiều [7-25]. Những cấu trúc thấp chiều như các hốlượng tử (quantum wells), các siêu mạng (superlattices), các dây lượng tử (quantum wires) vàcác chấm lượng tử (quantum dots) … đã được tạo nên nhờ sự phát triển của công nghệ vậtliệu mới với những phương pháp như kết tủa hơi kim loại hóa hữu cơ (MOCDV), epytaxichùm phân tử (MBE)… Trong các cấu trúc nano như vậy, chuyển động của hạt dẫn bị giớihạn nghiêm ngặt dọc theo một hướng tọa độ với một vùng có kích thước đặc trưng vào cỡ bậccủa bước sóng De Broglie, các tính chất vật lý của điện tử thay đổi đáng kể, xuất hiện một sốtính chất mới khác, gọi là hiệu ứng kích thước. Ở đây, các quy luật của cơ học lượng tử bắtđầu có hiệu lực, khi đó đặc trưng cơ bản nhất của hệ điện tử là phổ năng lượng bị biến đổi.Phổ năng lượng bị gián đoạn dọc theo hướng tọa độ giới hạn. Do các tính chất quang, điệncủa hệ thấp chiều biến đổi, đã mở ra khả năng ứng dụng của các linh kiện điện tử, ra đời nhiềucông nghệ hiện đại có tính chất cách mạng trong lĩnh vực khoa học, kỹ thuật. Ví dụ như: cácđi-ốt huỳnh quang điện, pin mặt trời, các loại vi mạch… Trong các cấu trúc thấp chiều đó, cấutrúc dây lượng tử thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nhà vật lý lý thuyết và thựcnghiệm. Khi nghiên cứu các tính chất vật lý các nhà khoa học chú ý nhiều đến sự ảnh hưởngcủa sóng âm đến các tính chất của vật liệu, hay còn gọi là sự tương tác của sóng âm với cáccấu trúc thấp chiều nói chung và dây lượng tử nói riêng. Hiệu ứng âm - điện là sự xuất hiện của một trường điện một chiều dọc theo chiều truyềnmột sóng âm lan truyền trong một môi trường chứa điện tích linh động. Giả sử có một mẫu bándẫn đặt trong một điện trường E và có sóng âm truyền qua khối bán dẫn đó. Khi đó, điện tử dẫnđược truyền xung lượng sóng âm và kết quả là xuất hiện dòng âm điện j ac khi mạch điện kínvà một hiệu điện thế nếu mạch điện hở. Vậy, hiệu ứng âm - điện là sự truyền xung lượng sóng âm cho điện tử dẫn mà kết quả là cóthể tạo ra dòng âm - điện nếu mạch điện kín hoặc tạo ra một điện trường không đổi nếu mạchđiện hở. Nghiên cứu về hiệu ứng âm - điện trong bán dẫn khối đã khá hoàn thiện [11, 13,19, 21].Trong hệ hai chiều các hiệu ứng âm - điện - từ đã được nghiên cứu [6, 24]. Ngoài ra người tacũng đo đạc hiệu ứng âm - điện bằng phương pháp thực nghiệm, ví dụ như: đo đạc trong dâylượng tử [20], trong ống nano cacbon [21], trong hố lượng tử [22]. Mặc dù vậy, dòng âm -điện trong dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn lại chưa được nghiên cứu lý thuyết.Vì vậy, bài khóa luận này chúng tôi sẽ đi tính toán dòng âm - điện trong dây lượng tử hìnhchữ nhật với hố thế cao vô hạn bằng phương pháp phương trình động lượng tử. 2. Phương pháp nghiên cứu. Để giải những bài toán thuộc loại này, ta có thể áp dụng nhiều phương pháp lý thuyết khácnhau như lý thuyết nhiễu loạn, lý thuyết hàm Green, phương pháp tích phân phiến hàm,phương trình động lượng tử… Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm của nó, nên việcsử dụng phương pháp nào tốt hơn chỉ có thể được đánh giá tùy vào từng bài toán cụ thể. Đểtính toán hiệu ứng âm điện trong dây lượng tử từ góc độ lượng tử ta sử dụng phương trình độnglượng tử. Đây là phương pháp được sử dụng nhiều trong nghiên cứu bán dẫn khối, trong siêumạng, trong bán dẫn thấp chiều rất có hiệu quả 3. Cấu trúc khóa luận Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, khóa luận được chia làm 3chương: Chương 1: Dây lượng tử và hiệu ứng âm - điện trong hố lượng tử. Ch ...