Việc nghiên cứu kĩ hơn các tính chất vật lý của hệ hai chiều ví dụ như: siêu mạng pha tạp, siêu mạng hợp phần, hố lượng tử,… ngày càng nhận được sự quan tâm của rất nhiều người.. Vì vậy
Trang 1Lý thuyết lượng tử về hiệu ứng âm- điện- từ
trong siêu mạng pha tạp
Nguyễn Thị Hải Yến
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận 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
Keywords Vật lý; Lý thuyết; Vật lý toán; Hiệu ứng âm điện; Điện từ; Siêu mạng pha
tạp
Content
MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài:
Gần đây, với những tiến bộ vượt bậc trong khoa học công nghệ nói chung, và đối với lĩnh vực vật lí nói riêng đã thúc đẩy việc tìm hiểu và nghiên cứu các tính chất của hệ thấp chiều [2, 3] Việc chuyển từ hệ ba chiều sang các hệ thấp chiều đã làm thay đổi nhiều tính chất vật lý, trong đó có tính chất động của vật liệu [3, 10] Việc nghiên cứu kĩ hơn các tính chất vật lý của hệ hai chiều ví dụ như: siêu mạng pha tạp, siêu mạng hợp phần, hố lượng tử,… ngày càng nhận được sự quan tâm của rất nhiều người Trong các vật liệu kể trên, hầu hết các tính chất của điện tử thay đổi, xuất hiện các tính chất khác biệt so với vật liệu khối (gọi là hiệu ứng giảm kích thước) Với hệ thấp chiều có cấu trúc nano, các quy luật lượng tử bắt đầu có hiệu lực, trước hết là sự thay đổi phổ năng lượng Phổ năng lượng của điện tử trở thành gián đoạn theo hướng tọa độ bị giới hạn Vì vậy các cấu trúc thấp chiều đã làm thay đổi đáng kể nhiều đặc tính của vật liệu, làm xuất hiện nhiều hiệu ứng mới mà hệ điện tử ba chiều không
có
Trang 2Ở các hệ thấp chiều bao gồm cấu trúc hai chiều, chuyển động của điện tử sẽ bị giới hạn nghiêm ngặt dọc theo một (hoặc hai, ba) hướng tọa độ nào đó Phổ năng lượng của các hạt tải trở nên bị gián đoạn theo phương này Sự lượng tử hóa phổ năng lượng của hạt tải dẫn đến sự thay đổi cơ bản các đại lượng của vật liệu như: hàm phân bố, mật độ trạng thái, mật độ dòng, tương tác điện tử - phonon,…
Như đã nói, việc tìm hiểu và nghiên cứu các tính chất vật lý nói chung và tính chất động nói riêng của hệ thấp chiều đang nhận được rất nhiều sự quan tâm của rất nhiều người Thời gian gần đây cũng đã có một số công trình nghiên cứu về hiệu ứng âm – điện phi tuyến
và hiệu ứng âm – điện – từ trong hệ hai chiều [3, 7, 8] Tuy vậy, lý thuyết lượng tử về hiệu ứng âm – điện – từ trong siêu mạng pha tạp chưa được nghiên cứu Do đó, trong khóa luận
này, tôi xin trình bày các kết quả nghiên cứu của mình đối với đề tài: “Lý thuyết lượng tử về hiệu ứng âm – điện – từ trong siêu mạng pha tạp”
2 Phương pháp nghiên cứu:
Trong lĩnh vực lý thuyết, bài toán tính toán về hiệu ứng âm - điện - từ trong siêu mạng pha tạp có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp phương trình động lượng tử, phương pháp hàm Green , phương pháp tích phân phiếm hàm, … Mỗi phương pháp
có một ưu điểm riêng nên việc áp dụng chúng như thế nào còn phụ thuộc vào từng bài toán cụ
thể
Đối với bài toán về hiệu ứng âm – điện – từ trong siêu mạng pha tạp, tôi sử dụng phương pháp phương trình động lượng tử Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi khi nghiên cứu các hệ bán dẫn thấp chiều, đạt hiệu quả cao và cho các kết quả có ý nghĩa khoa
học nhất định
Ngoài ra, luận văn còn sử dụng chương trình Matlab để có được các kết quả tính toán
số và đồ thị sự phụ thuộc của dòng âm điện phi tuyến, trường âm - điện - từ vào các thông số
của siêu mạng pha tạp, tần số sóng âm, từ trường và nhiệt độ tuyệt đối
3 Cấu trúc khóa luận
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được chia làm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về siêu mạng pha tạp và hiệu ứng âm - điện phi tuyến trong siêu mạng pha tạp
Chương 2: Hiệu ứng âm - điện - từ trong siêu mạng pha tạp
Trang 3Chương 3: Tính toán số và vẽ đồ thị trường âm - điện - từ trong siêu mạng pha tạp
Kết quả chính trong bài luận văn này là đã đưa ra được biểu thức giải tích của trường
âm - điện - từ trong siêu mạng pha tạp Biểu thức này chỉ ra rằng, trường âm - điện - từ trong siêu mạng pha tạp không những phụ thuộc vào các tham số của siêu mạng pha tạp, tần số của sóng điện từ mà còn phụ thuộc phức tạp và không tuyến tính vào từ trường và nhiệt độ tuyệt đối
Reference
TÀI LIỆU THAM KHẢO
A - Tiếng Việt
1 Nguyễn Quang Báu (Chủ biên), Nguyễn Vũ Nhân, Phạm Văn Bền (2010), Vật lý bán
dẫn thấp chiều, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội
2 Nguyễn Quang Báu, Đỗ Quốc Hùng, Vũ Văn Hùng, Lê Tuấn (2011), Lý thuyết bán
dẫn hiện đại, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội
3 Nguyễn Văn Hiếu (2014), Hiệu ứng âm - điện -từ trong các hệ bán dẫn thấp chiều,
Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội
4 Nguyễn Văn Hiệu (1997), Cơ sở lý thuyết lượng tử các chất rắn, Thông tin khoa học
và công nghệ Quốc Gia, Hà Nội
5 Nguyễn Văn Hùng (2000), Lý thuyết chất rắn, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà
Nội
6 Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Hữu Mình (1992), Vật lý chất rắn, NXB Giáo Dục
B - Tiếng Anh
7 Bau N.Q., Hieu N.V., Nhan N.V (2012), “Current in a quantum well by using a
quantum kinetic equation”, Journal of the Korean Physical Society, 61(12),
pp.2026-2031
8 Bau N.Q., Hoi B.D (2012), “Influence of a strong electromagnetic wave (laser
radiation) on the hall effect in quantum wells with a parabolic potential”, Journal of
the Korean Physical Society, 60(1), pp.59-64
9 Bau N.Q., Phong T.C (2003), “Parametric resonance or acoustic and optical phonons
in a quantum well”, J Korean Phys Soc, 42, pp.647
10 Bau N.Q., Trien H.D (2010), “The nonlinear absorption coefficient of strong
electromagnetic waves caused by electrons confined in quantum wires”, J Korean Phys Soc, 56, pp.120
Trang 411 Epshtein E.M., ManlevichV.L, (1976), “Photostimulated odd magnetoresistance of
semiconductors”, Sov Phys Semicond, 18, pp.1286
12 Epstein E.M (1976), “Parametric resonance of acoustic and optical phonons in
semiconductors”, Sov Phys Semicond, 10, pp.1164
13 Manlevich V.L., Epshtein E.M (1976),“Photostimulated kinetic effects in
semiconductors”, J Sov Phys, 19, pp.230-237
14 Vliet K.M (1979), “The master equation approach”, Journal of Mathematical Physics,
20, pp.242
15 Vyazovskii M.V., Yakovlev V.A (1977), “Parametric resonance of acoustic and
optical phonons in impurity semiconductors in low temperature”, Sov Phys Semicond,
11, pp.809
16 Zhao P (1994), “Phonon amplification by absorption of an intense laser field in a
quantum well of polar material”, Phys Rev B, 49, pp.13589-13599