Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Khảo sát cấu hình nhám từ cường độ cao hấp thụ tích hợp trong giếng lượng tử GaAs/AlGaAs

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO DAI HOC HUB TRUONG DAI HOC SU PHAM LE THI HUYEN TRAM KHAO SAT CẤU HÌNH NHÁM TỪ CƯỜNG ĐỘ HẤP THỤ TÍCH HỢP TRONG GIÊNG LƯỢNG TỬ GaAs/AIGaAs Chuyên ngành: VẬT LÝ LÝ THUYẾT VÀ VẬT LÝ TOÁN Mã số _ :60 44 01 03 LUẬN VĂN THẠC THEO ĐỊNH HƯỚNG SĨ VẬT LÝ ỨNG DỤNG Người hướng dẫn khoa học PGS TS DINH NHƯ Huế, năm 2017 THẢO LỜI CAM ĐOAN Toi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa cơng bố bắt kỳ cơng trình nghiên cứu khác Huế, tháng năm 2017 Tác giả luận văn Lê Thị Huyền Trâm LỜI CẢM ƠN toi xin bày tổ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS TS Đinh Như Thảo tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực Qua day, xin chân thành cảm ơn q Thầy, Cơ giáo khoa Vật Lý phịng Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế; bạn học viên Cao học khóa 24 gia đình, bạn bè động vi n, góp ý, giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi quát nh học tập, Hoàn thành luận văn tốt nghiệp ni thực luận văn Hué, tháng năm 2017 Tác giả luận văn Lê Thị Huyền Trâm MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh sách bảng, Danh sách cụm từ viết tắt MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chương Cơ sở lý thuyết 1.1 Giới thiệu vật liệu bán dẫn GaAs/ AIGaAs 1.1.1 Tổng quan vật liệu bán dẫn GaAs 1.1.2 Tổng quan vat lieu ban din AlGaAs 1.1.8 Các thông số bán dẫn thấp chiều GaAs/AIGaAs 1.2 Các cấu hình giếng lượng tử 1.2.1 Giếng vng góc có chiều cao võ hạn 1.2.2 Giéng vng góc có chiều cao hữu hạn 1.2.3 Giéng lượng tử parabol 1.2.4 Giếng lượng tử tam giác 1.3 Tổng quan khí điện tử hai ch 1.3.1 Dặc điểm khí điện tử hai chiều 1.8.2 Các chế tán xạ khí điện tử hai chiều Chương Khảo sát cấu hình nhám từ cường độ hấp thụ giếng lượng tử GaAs/AlGaAs lý hệ nghiên cứu Ae DANH MỤC CAC DO THỊ ao ii iii 12 2g 29 32 3.2 Dạng thé giam giữ 3.3 Các chế độ giam giữ giếng lượng tử bán dẫn GaAs/AIGaAs 3.4 Cực tiểu hóa lượng phương pháp biến phân 3.5 Độ mở rộng vạch phổ tần xa nhám bề mặt Chương Kết tính tốn thảo luận 3.1 Xác định giá trị chiều dai tong quan A 3.2 Xác định giá trị biên độ nhám A 3.3 So sánh cấu hình nhám thay đổi tham số sơng lượng tử đối ví u GaAs/AlGaAs KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 11 Cấu trúc tỉnh thể GaAs: đỉnh tứdiện As tâm Ga Đồ thị L2 Cấu tric tinh thé AlGaAs Đồ thị 1.3 Sấp xếp vùng lượng bán din GaAs/ AI,Gai ,Ás Đồ thị 14 Đây vùng dẫn đỉnh vùng hóa trị giếng lượng tử GaAs/AlGaAs Đồ thị L5 Sơ đỏ giếng vng góc có chiều cao võ hạn Đồ thị 16 Sơ đồ giếng vng góc có chiều cao hữu hạn Đồ thị 17 Xác định giá trị &¡,£a,; ứng với ba mức năng, lượng Ei, Eạ, Es Đồ thị 18 Minh họa giếng lượng tử parabol Đồ thị L9 Minh họa giếng lượng tit thé tam giác Dé thi 1.10 Minh họa quy luật tán sắc điện tử bán dẫn thấp chiều Dé thi 21 Giếng lượng tử tạo bôi tiếp giáp di chất Đồ thị 2.2 Minh họa giống lượng tử chuyển tiếp dị chất kép AlGaAs/GaAs/AlGaAs Dé thi 3.1 Tisé gitta rong vach phd Ry(A) = R(L,n,, L/,n',.A) giống lượng tử Ga s/AlGaAs với độ rộng giếng L = 35 Ả, U = 100 Ả 18 H 15 16 19 22 23 26 30 33 33 Đồ thị 3.2 Độ rộng vạch phổ +/9/8(A) = +8/R(L, nạ, A, A) trong, giếng lượng tử GaAs/AIGaAs với rộng giéng L = 35 Â chiều đài tương quan lấy từ hình 3.1: A=90A, Đồ thị 3.3 "Tỉ số độ rong vach phé Ry(A) = R,(L,.n,,L!.n,.A) giống lượng tử GaAs/AIGaAs với độ rộng giếng L = 40 Ả, = 50 Ä Đồ thị 3.4 Độ rộng vạch phổ +SR(A) = +8(., nụ, A, Â) giếng lượng tử GaAs/AIGaAs với độ rộng giéng L = 40 Âvà chiều dài tương quan lấy từ hình 3.3: ASMA ee 45 46 ME DANH SÁCH CÁC BẰNG ‘Trang Bảng 1.1 Các thông số GaAs thu từ thực nghiệm nhiệt độ 300 K 18 Bảng 1.2 Cac thong sé cita Al,Ga;_,As thu từ thực nghiệm nhiệt độ 300 K 15 DANH SÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Cụm từ viết tắt | Nghĩa cụm từ viết tắt MBE Epitaxy chùm phân tử 2DEG Khí điện tử hai chiều AD Mắt trật tự hợp kim H Tap ion hóa LA Phonon am LO Phonon quang Qw Giếng lượng tử SR Nhám bề mặt MG DAU Ly chon dé tai “Trong thập niên gần đây, vật lý đại có bước phát triển mạnh mẽ, đặc biệt vật lý chất rấn Sự đời công nghệ nano bước đột phá lĩnh vực khoa học vật liệu, góp phần thúc đẩy phát tri khoa học khoa học ứ ig dung, tit khoa học cơng nghệ nano đời mở hướng nghiên cứu cho ngành điện tử với vật liệu có kích thước nano (8| Trong năm gần đây, công nghệ nano nhận quan tâm lớn từ cộng đồng khoa học cơng nghệ ngồi nước, với nhiều hướng tiếp cận từ lý thuyết, thực nghiệm mơ bầi chương trình máy tính Bán dẫn có cấu trúc nano bán dẫn gồm nhiều lớp mỏng xen kẽ nhau, độ dày lớp vào cỡ nano mót (nm) Các bán dẫn có kích thước vào cỡ bước sóng De Broslie điện tử gọi bán dẫn thấp chiều [8] Trong he vật liệu này, tùy theo việc điện tử lỗ trống bị giam giữ theo chiều hay nhiều chiều mà hộ có tên gọi khác như: cấu trúc phẳng hai chiều giếng lượng tử, cấu trúc chiều dây lượng tử cấu trúc không chiều chấm lượng tử Trong hệ này, điện tử, lỗ trống exciton chịu ảnh hưởng, giam giữ lượng tử, chuyển động chúng bị giới hạn dọc theo chiều giam giữ dẫn đến hiệu ứng học lượng tử, phản ứng, khác biệt điện tử so với bán dẫn khối Việc nghiên cứu đặc điểm cầu trúc tượng vật lý cho ta thấy tính chất quan trọng cầu trúc bán dẫn thấp chiều làm thay đổi nhiều đặc tính vật liệu, đồng thời xuất nhiều đặc tính ưu việt mà hệ điện tử chuẩn ba chiều khơng có như: kích thước nhỏ,