(Luận án) Nghiên cứu c ng hư ng electron phonon và c ng hư ng từ phonon trong gieng lư ng tử

ĐẠIHOCHUE TRƯNGĐẠIHOCSƯPHẠM PHẠMTUANVINH NGHIÊNCỨUCNGHƯNGELECTRONPHONONVÀCNGHƯNGTỪPHONONTRONGGIENGLƯNGTỬ LUNÁNTIENSĨVT LÝ Hue,2021 ĐẠIHOCHUE TRƯNGĐẠIHOCSƯPHẠM PHẠMTUANVINH NGHIÊNCỨUCNGHƯNGELECTRONPHONONVÀCNGHƯNGTỪPHONONTRONGGIENGLƯNGTỬ Chunngành:VtlýlýthuyetvàVtlýtốnMãso:9 440103 LUNÁNTIENSĨVT LÝ NGƯIHƯNGDȀNKHOAHOC PGS.TS.LÊĐÌNH PGS.TS.LƯƠNGVĂNTÙNG Hue,2021 LICAMĐOAN Tơix incamđoan làcơng t rìnhnghiêncúu riêngt ơi, c ác soliuvà ket nghiên cúu nêu lu¾n án trung thực, đong tác giả chophépsủdựngvàchưatùngđượccơngbotrongbatkỳm®tcơngtrìnhnghiêncúunàok h c Hue,t h n g n ă m 2 Tácgiảlunán PhạmTuanVinh LICẢMƠN Hoàn thành lu n án này, tác giả xin bày tỏ lòng biet ơn sâu sac nhat đenPGS.TS.L ê Đ ì n h v P G S T S L n g V ă n T ù n g Đ â y l n h ǎ n g n g i t h a y đ ã tntìnhdạydo,hướngdanvàgiúpđơtácgiảtrongsuotqtrìnhhoctpcũngnhư nhieu đónggóp q báu đe tác giả hoàn thành lu n án Qua đây, tác giảcũnggảilờitriânđenGS.TS.TranCông Phongngườiđãdandatvàtruyennhi t huyet đe tác giả vào hướngnghiên cáu Xin chân thành cảm ơn PGS.TS Huỳnh Vĩnh Phúc m®t người anh, người thay đ®ng viên đe tác giảhồnthinbảnthânnhưhơmnay Xinc h â n t h n h c ả m n B a n G i m h i u,K h o a V t lýv p h ò n g S a u đ i h o c củaT r n g Đ i h o c S p h m Đ i h o c H u e ; B a n đ o t o S a u đ i h o c , B a n GiámđocĐạihocHueđãtạomoiđieukintot nhatđetácgiảđượchoctp,nghiêncáuvàhoàn thànhlunánnày Tácg i ả c ũ n g x i n g ả i l i c ả m n đ e n B a n g i m h i u T r n g Đ i h o c Đ o n g Tháp tạo moi đieu ki n thu n lợi ve thời gian kinh phí đe tác giả hoc t pnângcaotr ìnhđ ®chun mơnvàhồnthàn hlu nán Cảmơnqu ý T hay,Cô, đong nghi p ngồi khoa Sư phạm Khoa hoc Tự nhiên đ®ngviêntácgiảtrongsuotqtrìnhnghiêncáuvàthựchinlunán Đây m®t cong hien tham l ng, thông cảm lâu dài nhǎngthành viên thân yêu gia đình nhỏ; xin cảm ơn rat rat nhieu tat Lu nán hồn thành B® mơn Vtlý lý thuyet, Khoa Vtlý Trường ĐạihocSưphạm,ĐạihocHue./ Tácgiảlunán PhạmTuanVinh MỤCLỤC Licamđ o a n i Licảmơn ii Mnclnc iii Danhmnccáctfi viettat vi Danhmncmtsokíhiu vii Danhm n c c c h ì n h v ẽ viii PHANM Đ A U .1 PHANNIDUNG Chương1.Tongquanveđoitư ngvàphương phápnghiênc fí u 1.1 Tőngq u a n v e b n d a n t h a p c h i e u v g i e n g l ợ n g t ả 1.1.1 Bánd a n t h a p c h i e u 1.1.2 Cautrúcgienglượngtả 1.1.3 Hàms ó n g v p h ő n ă n g l ợ n g c ủ a e l e c t r o n t r o n g g i e n g lượngt ả v i t h e g i a m g i ǎ b a t k ỳ 10 1.1.4 Hàmsóngvàphő lượng electron gienglượngtảkhicómttàtrường 11 1.1.5 Gienglượngtảthetamgiác .12 1.1.6 Gienglượngtảthehyperbolbatđoixángđcbit 13 1.2 Tőngq u a n v e p h n g p h p c h i e u t o n t ả 14 1.2.1 Hamiltoniancủahelectrontươngtácvớiphonon 16 1.2.2 Bieut h c g i ả i tí c h c ủ a t e n x đ ® d a n k h i c ó đ i nt r n g xoaychieucaotanđtvàoh 18 1.2.3 Bieutháctenxơđ®danvàcơngsuathapthụtuyentính 21 1.2.4 Bieutháctenxơđ®danvàcơngsuathapthụphituyen 24 1.3 Phươngp h p h m G r e e n b i e u d i e n q u a l ý t h u y e t n h i e u l o n 28 1.3.1 Lýthuyetnhieuloạnphụthu®cthờigian .28 1.3.2 Xács u a t d ị c h c h u y e n d i ả n h h n g c ủ a n h i e u l o n 29 1.3.3 Tươngt c e l e c t r o n - p h o n o n - p h o t o n .31 1.3.4 Xács u a t d ị c h c h u y e n v h s o h a p t h ụ q u a n g t k h i c ó mttàtrườngbieudienquahàmGreen 33 1.4 Phươngp h p p r o fi l e .36 Chương2 Cn g hưng electron-phonontronggienglư n gtfi the tamg i c 38 2.1 Cơngsuathapthụtuyentính vàphituyentronggienglượngtả thet a m g i c .38 2.1.1 Bieutháccơngsuathapthụtuyentính 38 2.1.2 Bieutháccơngsuathapthụphituyen 44 2.2 Ketq uả tí nh sovà t h ả o lu n 47 2.2.1 Đieukinc®nghưởngODEPR 47 2.2.2 Sựphụthu®ccơngsuathapthụvàđ®r®ngvạchphővào đintrường .49 2.2.3 Sựphụthu®ccơngsuathapthụvàđ®r®ngvạchphővào nhitđ® 50 Chương3 C ng hư ng electron-phonon gieng lư ng tfi thehyperbolbatđo ix fíng đ cb it 53 3.1 Cơngsuathapthụtuyentính vàphituyentronggienglượngtả thehyperbolbatđoixángđ tbit .53 3.2 Ketq uả tí nh sovà t h ả o lu n 55 3.2.1 Đieukinc®nghưởngODEPR 55 3.2.2 Sựphụthu®ccơngsuathapthụ vàđ®r®ngvạchphővàothơng soa5 3.2.3 Sựphụthu®ccơngsuathapthụvàđ®r®ngvạchphővào nhitđ® 58 Chương4.Cnghưngtfi-phonontronggienglưngtfithetam giác 61 4.1 Hs o hapthụquangtàtuyentínhvàphituyentronggienglượng tảthetamgiác 61 4.2 Ketq uả tí nh sovà t h ả o lu n 64 4.2.1 Đieukinc®nghưởngODMPR 64 4.2.2 Sựphụthu®chsohapthụquangtàvàđ®r®ngvạchphő vàođintrường 65 4.2.3 Sựphụthu®chsohapthụquangtàvàđ®r®ngvạchphő vàot àt rường .67 4.2.4 Sựphụthu®ccủahsohapthụquangtàvàđ®r®ngvạch phővàonhitđ® 69 Chương5.Cnghưngtfi-phonontronggienglưngtf i the h y perpolbatđoixfíngđcbit 72 5.1 Hs o hapthụquangtàtuyentínhvàphituyentronggienglượng tảt h eh y p e r b o l b a t đ o i x n g đ cb i t 72 5.2 Ketquảtínhsovà thảolun 74 5.2.1 Đieukinc®n g hư ởn g O DMP R 74 5.2.2 Sựphụthu®chsohapthụquangtàvàđ®r®ngvạchphő vàot h n g s o a 75 5.2.3 Sựphụthu®chsohapthụquangtàvàđ®r®ngvạchphő vàonhitđ® 79 5.2.4 Sựphụthu®chsohapthụquangtàvàđ®r®ngvạchphő vàot àt r n g 81 KETLUNCHUNG 85 TÀILIUTHAMKHẢO 89 PHỤLỤC P1 DANHMỤCCÁCTỪVIETTAT Vietta t TiengAnh TiengVit MBE Molecularb e a m e p i t a x y Epitaxychùmphântả MOVPE Metalo r g a n i c v a p o r p h a s e e p i t a x y Epitaxyphahơikimloại hǎucơ MOCVD Metalorganicchemicalvapordeposition Langđonghơikim loạihǎucơ 2DEG Twodimensionalelectrongas Khíđintảhaichieu QW Quantumwe l l Gienglượngtả TrQW Triangularquantumwell Gienglượngtảthetamgiác SAsHQW Speciala s y m m e t r i c h y p e r b o l i c typequantumwell Giengl ợ ng t ả t h e hy p e rb o l batđoixángđcbit EPR Electron-phononresonance C®nghưởngelectron-phonon ODEPR Opticallydetected C®nghưởngelectron-phonon electron-phononr e s o n a n c e dịtìm b ang quan ghoc MPR Magneto-phononr e s o n a n c e C®nghưởngtà-phonon ODMPR Opticallydetected C®nghưởngtà-phonon magneto-phononr e s o n a n c e dịtìm b ang quan ghoc AP Absorptionpower Cơngsuathapthụ MOAC Magneto-opticalabsorptioncoefficient Hso hapthụquangtà FWHM Full-widthathalfmaximum Đ®r®ngphőto ànph anở nảa cựcđ i ( Đ ® r ® n g v c h p h ő ) DANHMỤCMTSOKÍHIU Kíh i u Đạilượngtươngáng H Hamiltoniancủah V0 Thetí c h c ủ a h m0 Khoilượngcủaelectrontựdo m∗ Khoilượnghiudụngcủaelectron ϵ0 Hangsođintrongchânkhông χ0 Hangsođinmôitĩnh χ∞ Hangsođinmôicaotan n Solượngtả N ChỉsomácLan d au ωc Tansocyclotron ac Bánkínhcyclotron B Cảmángtà F Cườngđ®đintrường E0 Biênđ®đintrường kΩ Nănglượngphoton kωLO Nănglượngphononquangdoc B0(Ω) PhanảocủahàmdạngphőtuyentínhB1,2(2Ω) Phanảocủahàmdạngphőphituyen P0(Ω) Cơngsuathapthụtuyentính P1(Ω) Cơngsuathapthụphituyen K(Ω) Hso hapthụquangtà “X” VectơX (X→)