Nghiên cứu ảnh hưởng của sự giam giữ phonon lên một số hiệu ứng cộng hưởng do tương tác của electronphonon trong giếng lượng tử (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu ảnh hưởng của sự giam giữ phonon lên một số hiệu ứng cộng hưởng do tương tác của electronphonon trong giếng lượng tử (Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của sự giam giữ phonon lên một số hiệu ứng cộng hưởng do tương tác của electronphonon trong giếng lượng tử (Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của sự giam giữ phonon lên một số hiệu ứng cộng hưởng do tương tác của electronphonon trong giếng lượng tử (Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của sự giam giữ phonon lên một số hiệu ứng cộng hưởng do tương tác của electronphonon trong giếng lượng tử (Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của sự giam giữ phonon lên một số hiệu ứng cộng hưởng do tương tác của electronphonon trong giếng lượng tử (Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của sự giam giữ phonon lên một số hiệu ứng cộng hưởng do tương tác của electronphonon trong giếng lượng tử (Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của sự giam giữ phonon lên một số hiệu ứng cộng hưởng do tương tác của electronphonon trong giếng lượng tử (Luận án tiến sĩ)

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN ĐÌNH HIÊN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ GIAM GIỮ PHONON LÊN MỘT SỐ HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG

DO TƯƠNG TÁC CỦA ELECTRON-PHONON

TRONG GIẾNG LƯỢNG TỬ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

HUẾ - NĂM 2018

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN ĐÌNH HIÊN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ GIAM GIỮ PHONON LÊN MỘT SỐ HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG

DO TƯƠNG TÁC CỦA ELECTRON-PHONON

TRONG GIẾNG LƯỢNG TỬ

Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác.

Huế, tháng 04 năm 2018 Tác giả luận án

Nguyễn Đình Hiên

ii

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến GS.TS Trần Công Phong và PGS.TS Lê Đình, là những người thầy đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, đóng góp những ý kiến quý báu cho tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu.

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Vật lý và Phòng Đào tạo Sau Đại học-Trường Đại học Sư phạm-Đại học Huế; Ban đào tạo Sau Đại học, Ban Giám đốc Đại học Huế đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tác giả hoàn thành luận án này Tác giả cũng xin cảm ơn PGS.TS Trương Minh Đức cùng quý Thầy, Cô thuộc Tổ

bộ môn Vật lý lý thuyết-Khoa Vật lý-Trường Đại học Sư phạm-Đại học Huế đã đóng góp ý kiến cho luận án.

Chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Dự bị đại học dân tộc trung ương Nha Trang đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về thời gian cũng như hỗ trợ một phần kinh phí cho tác giả trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn sự động viên, chia sẻ của bạn bè, đồng nghiệp và người thân trong qúa trình hoàn thiện luận án.

Luận án được hoàn thành tại Tổ bộ môn Vật lý lý thuyết-Khoa Vật lý-Trường Đại học Sư phạm-Đại học Huế.

Tác giả luận án

iii

MỤC LỤC

Trang phụ bìa i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục 1

Danh sách bảng 8

Danh sách hình vẽ 15

MỞ ĐẦU 16 NỘI DUNG 24

Chương 1 MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ SỞ 24

1.1 Giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn 24

1.1.1 Hàm sóng và phổ năng lượng của electron trong giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn khi không có từ trường 24

1.1.2 Hàm sóng và phổ năng lượng của electron trong giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn khi có từ trường 25

1.2 Giếng lượng tử thế parabol 26

1.2.1 Hàm sóng và phổ năng lượng của electron trong giếng lượng tử thế parabol khi không có từ trường 26 1.2.2 Hàm sóng và phổ năng lượng của electron trong giếng lượng tử thế parabol khi có từ trường 27

1

1.3 Tương tác electron-phonon quang khối trong giếng lượng

tử dưới tác dụng của trường ngoài 27

1.3.1 Đối với giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn 30 1.3.2 Đối với giếng lượng tử thế parabol 30

1.4 Tương tác electron-phonon quang giam giữ trong giếng lượng tử dưới tác dụng của trường ngoài 31

1.4.1 Đối với giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn 32 1.4.2 Đối với giếng lượng tử thế parabol 32

1.5 Phương pháp chiếu toán tử 33

1.6 Biểu thức của tenxơ độ dẫn khi không có từ trường 35

1.6.1 Biểu thức của độ dẫn tuyến tính 42

1.6.2 Biểu thức của hàm suy giảm tuyến tính 45

1.6.3 Biểu thức tốc độ hồi phục tuyến tính 47

1.6.4 Biểu thức của độ dẫn phi tuyến 48

1.6.5 Biểu thức của các hàm suy giảm phi tuyến 56

1.6.6 Biểu thức tốc độ hồi phục phi tuyến 57

1.7 Biểu thức của tenxơ độ dẫn khi có từ trường 60

1.7.1 Biểu thức của tenxơ độ dẫn 60

1.7.2 Biểu thức của hàm suy giảm 60

1.7.3 Biểu thức tốc độ hồi phục 62

1.8 Độ rộng của vạch phổ hấp thụ 62

Chương 2 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ GIAM GIỮ PHONON LÊN HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG ELECTRON -PHONON TRONG GIẾNG LƯỢNG TỬ 64

2.1 Giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn 64

2

2.1.1 Công suất hấp thụ tuyến tính 642.1.2 Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng

electron-phonon tuyến tính 682.1.3 Công suất hấp thụ phi tuyến 762.1.4 Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng

2.2 Giếng lượng tử thế parabol 872.2.1 Công suất hấp thụ tuyến tính 872.2.2 Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng

electron-phonon tuyến tính 902.2.3 Công suất hấp thụ phi tuyến 962.2.4 Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng

electron-phonon thành phần phi tuyến 1012.3 Kết luận chương 2 105

Chương 3 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ GIAM GIỮ PHONON LÊN HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG TỪ-PHONON

TRONG GIẾNG LƯỢNG TỬ 1073.1 Giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn 1073.1.1 Biểu thức của công suất hấp thụ 1073.1.2 Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng

từ-phonon 1123.2 Giếng lượng tử thế parabol 1183.2.1 Biểu thức của công suất hấp thụ 1183.2.2 Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng

từ-phonon 122

3

3.3 Kết luận chương 3 128

Chương 4 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ GIAM GIỮ PHONON LÊN HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG CYCLOTRON TRONG GIẾNG LƯỢNG TỬ 130

4.1 Độ rộng vạch phổ của đỉnh cộng hưởng cyclotron trong giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn 130

4.2 Độ rộng vạch phổ của đỉnh cộng hưởng cyclotron trong giếng lượng tử thế parabol 137

4.3 Kết luận chương 4 144

KẾT LUẬN 145

TÀI LIỆU THAM KHẢO 149 PHỤ LỤC P.1

4

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC MỘT SỐ KÍ HIỆU

~ω m,q ⊥

ODEP RLW SQW LW của đỉnh ODEPR tuyến tính trong SQW

6

Kí hiệu Đại lượng tương ứng

ODEP RLW P QW LW của đỉnh ODEPR tuyến tính trong PQW

ODEP RLW1SQW LW của đỉnh ODEPR thành phần phi tuyến

trong SQW

ODEP RLW1P QW LW của đỉnh ODEPR thành phần phi tuyến

trong PQW

ODM P RLW SQW LW của đỉnh ODMPR trong SQW

ODM P RLW P QW LW của đỉnh ODMPR trong PQW

7

DANH SÁCH BẢNG

2.1 Sự phụ thuộc của ODEPRLWSQW vào T 72

2.2 Sự phụ thuộc của ODEPRLWSQW vào L z 74

2.3 Sự phụ thuộc của ODEPRLWSQW1 vào L z 86

2.4 Sự phụ thuộc của ODEPRLWP QW vào T 93

2.5 Sự phụ thuộc của ODEPRLWP QW vào ω z 94

2.6 Sự phụ thuộc của ODEPRLWP QW1 vào ω z 104

3.1 Sự phụ thuộc của ODMPRLWSQW vào T 115

3.2 Sự phụ thuộc của ODMPRLWSQW vào L z 117

3.3 Sự phụ thuộc của ODMPRLWP QW vào T 125

3.4 Sự phụ thuộc của ODMPRLWP QW vào ω z 127

4.1 Sự phụ thuộc của CRLWSQW vào T 133

4.2 Sự phụ thuộc của CRLWSQW vào L z 134

4.3 Sự phụ thuộc của CRLWSQW vào B 135

4.4 Sự phụ thuộc của CRLWP QW vào T 139

4.5 Sự phụ thuộc của CRLWP QW vào ω z 141

4.6 Sự phụ thuộc của CRLWP QW vào B 142

8

DANH SÁCH HÌNH VẼ

1.1 Sơ đồ chuyển mức của electron giữa trạng thái trung gian

η và các trạng thái cơ bản α và β . 46

suất hấp thụ vào năng lượng photon 632.1 a) Sự phụ thuộc của công suất hấp thụ tuyến tính P SQW(~ω)

phonon khối (đường nét liền) và phonon giam giữ (đường

gạch gạch) tại T = 300 K, L z = 12 nm b) Sự phụ thuộc

của công suất hấp thụ tuyến tính P SQW ODEP R(~ω) vào năng

của hình 2.1a)) 702.2 a) Sự phụ thuộc của công suất hấp thụ tuyến tính P SQW ODEP R(~ω)

đối với mô hình phonon khối và phonon giam giữ tại các

giá trị khác nhau của T : T = 200 K (đường nét liền),

T = 250 K (đường gạch gạch) và T = 300 K (đường chấm

chấm) b) Sự phụ thuộc của độ rộng vạch phổ của đỉnh

ODEPR vào T : mô hình phonon khối (đường nét liền) và

2.3 a) Sự phụ thuộc của công suất hấp thụ tuyến tính P SQW ODEP R(~ω)

đối với mô hình phonon khối và phonon giam giữ tại các

giá trị khác nhau của L z : L z = 12 nm (đường nét liền),

9

chấm chấm) b) Sự phụ thuộc của độ rộng vạch phỏ của

liền) và phonon giam giữ (đường gạch gạch) Ở đây, T =

300 K 742.4 a) Sự phụ thuộc của công suất hấp thụ phi tuyến P SQW N ln (~ω)

phonon khối (đường nét liền) và phonon giam giữ (đường

gạch gạch) tại T = 300 K, L z = 12 nm b) Sự phụ thuộc

của thành phần công suất hấp thụ phi tuyến P1ODEP R −SQW(~ω)

phi tuyến (đỉnh 2d của hình 2.4a)) 85

thành phần phi tuyến vào L z: mô hình phonon khối (đường

nét liền) và phonon giam giữ (đường gạch gạch) Ở đây,

T = 300 K. 872.6 a) Sự phụ thuộc của công suất hấp thụ tuyến tính P P QW(~ω)

phonon khối (đường nét liền) và phonon giam giữ (đường

gạch gạch) tại T = 300 K, ω z = 0.5ω LO b) Sự phụ thuộc

của công suất hấp thụ tuyến tính P P QW ODEP R(~ω) vào năng

của hình 2.6a)) 922.7 a) Sự phụ thuộc của công suất hấp thụ tuyến tính P P QW ODEP R(~ω)

đối với mô hình phonon khối và phonon giam giữ tại các

giá trị khác nhau của T : T = 200 K (đường nét liền),

T = 250 K (đường gạch gạch) và T = 300 K (đường chấm

10

chấm) b) Sự phụ thuộc của độ rộng vạch phổ của đỉnh

ODEPR vào T : mô hình phonon khối (đường nét liền) và

phonon giam giữ (đường gạch gạch) Ở đây, ω z = 0.5ω LO 932.8 a) Sự phụ thuộc của công suất hấp thụ tuyến tính P P QW ODEP R(~ω)

đối với mô hình phonon khối và phonon giam giữ tại các

giá trị khác nhau của ω z : ω z = 0.5ω LO (đường nét liền),

chấm chấm) b) Sự phụ thuộc của độ rộng vạch phổ của

liền) và phonon giam giữ (đường gạch gạch) Ở đây, T =

300 K 952.9 a) Sự phụ thuộc của công suất hấp thụ phi tuyến P P QW N ln (~ω)

phonon khối (đường nét liền) và phonon giam giữ (đường

gạch gạch) tại T = 300 K, ω z = 0.5ω LO b) Sự phụ thuộc

của thành phần công suất hấp thụ phi tuyến P1ODEP R −P QW(~ω)

phi tuyến (đỉnh 2c của hình 2.9a)) 1022.10 Sự phụ thuộc của độ rộng vạch phổ của đỉnh ODEPR

thành phần phi tuyến vào ω z: mô hình phonon khối (đường

nét liền) và phonon giam giữ (đường gạch gạch) Ở đây,

T = 300 K. 104

khối (đường nét liền) và phonon giam giữ (đường gạch

11

Luận án đủ ở file: Luận án full