Sự gia tăng phonon trong hố lượng tử của vật rắn có cực dưới tác dụng của trường laser

Cấu trúc của bài báo gồm 5 phần: Phương trình để nghiên cứu sự gia tăng phonon được trình bày trong mục 2. Kết quả tính toán hệ số gia tăng được trình bày trong mục 3. Thảo luận về điều kiện gia tăng và ước lượng giá trị bằng số được trình bày ở mục 4. Phần kết luận được đưa ra ở mục 5.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sự gia tăng phonon trong hố lượng tử của vật rắn có cực dưới tác dụng của trường laser TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 13, 2002 SỰ GIA TĂNG PHONON TRONG HỐ LƯỢNG TỬ CỦA VẬT RẮN  CÓ CỰC DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TRƯỜNG LASER Trần Công Phong Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế 1. Mở đầu Hiệu  ứng gia tăng phonon đã được phát hiện và nghiên cứu trong các vật liệu  bán dẫn có cấu trúc khác nhau: bán dẫn khối [1­ 4], bán dẫn siêu mạng [5], dị  cấu   trúc bán dẫn [6] và trong bán dẫn hố lượng tử [5,8,9]. Cơ chế của sự gia tăng phonon   do hấp thụ năng lượng của sóng laser là các hạt mang tự do hấp thụ năng lượng của   sóng laser kèm theo hấp thụ  hay phát xạ  phonon. Chính vì vậy, hiệu  ứng gia tăng   phonon chỉ  xảy ra khi thỏa mãn các điều kiện về  năng lượng và xung lượng để  electron có thể chuyển từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối. Các điều kiện và tốc độ  gia tăng hoàn toàn phụ  thuộc vào các đực trưng của laser và các thông số  của vật   liệu. Nội dung của bài báo này là áp dụng phương trình động học lượng tử  cho  phonon trong bán dẫn hố lượng tử khi có mặt trường laser để xác lập các điều kiện   để có sự gia tăng và tính toán tốc độ  gia tăng phonon trong một loại bán dẫn cụ thể:  bán dẫn hố lượng tử của các vật liệu có cực. Cấu trúc của bài báo gồm 5 phần: Phương trình để  nghiên cứu sự  gia tăng  phonon được trình bày trong mục 2. Kết quả tính toán hệ số gia tăng được trình bày  trong mục 3. Thảo luận về  điều kiện gia tăng và  ước lượng giá trị  bằng số  được   trình bày ở mục 4. Phần kết luận được đưa ra ở mục 5. 2. Phương trình động học để  nghiên cứu sự  gia tăng phonon trong hố  lượng tử Mô hình nghiên cứu là hố thế lượng tử được tạo nên từ các bán dẫn có cấu trúc  mạng gần giống nhau (nhờ  kỹ  thuật Epitaxy). Giả  sử  sóng laser lan truyền theo  phương vuông góc với các lớp tiếp xúc (thành hố  thế) và xuyên sâu vào trong mẫu.     Sóng laser phân cực phẳng có vectơ  cường độ  điện trường:   E e|| E o sin t   ( e||   là  vectơ  đơn vị song song với thành hố). Giả sử hố thế không gian giữ phonon (phonon   3 chiều) [10]. Năng lượng của electron trong hố  thế  bị  lượng tử  hóa (theo phương   song song với pháp tuyến bề  mặt). Vì vậy, trạng thái của  electron được đặc trưng  45 bởi chỉ số mini vùng n và vectơ  sóng trong mặt phẳng hố  (được chọn là mặt phẳng    (x,y),  k || . Hamiltonian của hệ  electron­phonon khi có mặt sóng laser, trong biểu diễn  lượng tử hóa thứ cấp, có dạng:  2 e  H( t )  n k || A ( t ) a n ,k a n ,k q b q b q   C n ,n ' (q) a n ',k a  (b  q b q )   (1) c || ||    || q n , k|| n , k|| q n , n ', k|| ,q ở  đây   a n ,k||   và   a n ,k||   ( b q   và   b q ) lần lượt là toán tử  sinh và toán tử  hủy  electron   (phonon),   q  q   là phổ  năng lượng của phonon với vectơ  sóng,   n ( k || )   là phổ  năng lượng của electron, với:   2 2    2 2 2  k || 2 p ||2  2 2               (2) n ( k || ) n || n 0 n , 0 2mL2 2m 2m 2mL2 L là bề rộng của hố lượng tử, e và m lần lượt là điện tích và khối lượng hiệu dụng   của electron trong hố lượng tử, c là vận tốc ánh sáng trong chân không.    Gọi  A(t ) là thế  vectơ  của trường laser, ta có  A( t ) =  e|| A o cos t ,  Ao = cEo/ ;       Giữa  A( t )  và  E  có mối liên hệ:  E ( 1 / c) A( t ) / t . Cn.n’( q ) là thành phần Fourier  của tương tác electron ­ phonon trong hố  l ...