Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Khảo sát cấu hình nhám thông qua mật độ hấp thụ tích hợp trong giếng lượng tử GaN-AlN

ĐẠI HỌC HUẾ 'TRƯỜNG DANG DẠI HỌC SƯ PHAM THI DIEM PHUC KHAO SAT CAU HINH NHAM THONG QUA MAT DO HAP THU TICH HGP TRONG GIENG LUGNG TU GaN/AIN ành: VAT LY LY THUYET VA VAT Mã số: 60 44 01 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ THEO DINH HUGNG NGHIEN CUU NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC PGS TS DINH NHU THAO ‘Thita Thien Hué, nam 2017 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 công bố bắt kỳ công trình nghiên cứu khác Huế, tháng năm 2017 Tác giả luận văn Đặng Thị Diễm Phúc LỜI CẢM ƠN Hồn thành luận văn tốt nghiệp này, tơi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô giáo khoa Vật Lý phòng Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Sư phạm, Dại học Huế tận tình giảng dạy giúp đỡ tơi q trình học tập trường Đặc biệt, tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo -PGS TS Dinh Như Thảo tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt trình nghiên cứu thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình người bạn thân thiết luớn bên cạnh động viên giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn Huế, tháng năm 2017 Tác giả luận văn Đặng Thị Diễm Phúc MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục biểu Danh mục từ viết tắt kí hiệu Danh sách hình vẽ MỞ ĐẦU NỘI DUNG - Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 141 Cơ sở cầu hình nhầm ` 1⁄2 Các đặc trưng ôn tử hai chiề 1⁄2.1 Các cấu trúc với khí điện tử hai chiều Các chế tán xạ quan mơ hình giếng Giếng vng góc sâu võ hạn Giống vng góc sâu hữu hạn Giếng parabol Giống tam giác 14 quan vật liệu bán dẫn GaN/AIN 1.41 Các đặc trưng GAN 14.2 Các đặc trưng AIN 1⁄43 Dị cấu trúc bán dẫn GaN/AIN 1õ Phương pháp biến phân 12 12/2 1⁄3 Tổng 1.3.1 1.3.2 1.3.3 134, 33 Chương KHẢO SÁT CẤU HINH NHAM BE MAT TRONG GIÊNG LƯỢNG TỬ GaN/AIN 2.1 Sự phân bố gây điện tích phân cực lên điện tit cầu trúc dị chất kép AIN/GaN/AIN 2.2 Các đại lượng đặc trưng cấu hình nhám 23 39 Ảnh hưởng tán xạ nhám bề mặt lên độ rộng vạch phổi 2⁄4 Đặc điểm quang phổ hấp thụ 24.1 Dinh cita su hấp thụ 24.2 Dộ rộng vạch phổ 2⁄5 Cách xác định chiều đài tương quan từ liệu quang học Chương KẾT QUẢ TÍNH TỐN VA THAO LI 3.L Giá trị chiều đài tương quan (A) 3.2 Git iên độ nhám (A) 3.3 So sánh cấu hình nhám vật liệu GaN/AIN thay đổi tham số giống lượng tử KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 50 DANH MUC CAC BANG BIEU 11 Các thông số vật ligu GaN 13 ‘Tham s6 vat Các số mạng thành phần GaN lieu AIN 31 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU Cụm từ viết tắt 2DEG AD ul LA LO QW SR Nghĩa cụm từ viết tắt Khí điện tử hai chiều, Mất trật tự hợp kim ‘Tap ion hóa Phonon am Phonon quang Giống lượng tử Nhám bề mặt DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Ll 12 13 14 lỗ Sơ đồ giếng thể hạn ee Đồ thị hàm sóng lượng giếng chiều vng góc sâu võ hạn Sơ đồ thổ giếng chiều vng góc sâu hữu hạn Đồ thị xác định gid tri 1, &, tuong img voi ba mức lượng E¡, Eà, Eạ Đồ thị hàm sóng hạt giếng lượng tử vng góc sâu hữu hạn, Đồ thị giếng parabol Đồ thị hàm sóng mức lượng #1, Fy, Ey eta giếng parabol 18 Đồ thị hàm sóng giếng tam giác 19 Cấu trúc tỉnh thể GaN nh nh va 110 Cầu trúc tỉnh thể AIN nh nh nh va 111 Sơ đồ inh hoa giéng lượng tử GaN/AIN 112 Cấu trúc vùng lượng GaN AIN 41 Sư phụ thuộc cường độ hấp thụ tích hợp 7(,n;; A) vào chiều đài tương quan A giếng lượng tử GaN/AIN với độ rộng giéng L = 90 A, mat độ điện tử n, = 0, 1x 101% em”; đường liền nét đường đứt nét biểu diễn kết tính tốn kết thực nghiệm, dầu 16 mũi tơn giá trị chiều dài tương quan tương ứng 18 19 21 22 2 42 Sự phụ thuộc độ rộng vạch phổ +s/(1, n„; A; A) vào bien độ nhám A giếng lượng tử GaN/AIN với độ rộng L = 90 A, mat dign tit n, = 0,1 x 10" em"? chiều dài tương quan lấy từ hình 3.1 có giá trị Â = 70 Ả; đường liền nét đường đứt nét h 33 diễn kết tính tốn kết thực nghiệm, dấu mũi tên giá trị biên độ nhám Sự phụ thuộc cường độ hấp thụ tích hợp 7(7.n,: A) vào chiều đài tương quan A giếng lượng tử GaN/AIN với độ rộng giếng = 100 A (tang 10 Ả so với ban đầu = 90 Ả), mật độ điện tử n„ = 0, x 1018 em”; trong, đường liền nét đường đứt nét biểu diễn kết tính tốn va kết thực nghiệm, dầu mũi tơn 34 giá trị chiều đài tương quan tương ứng Sự phụ thuộc độ rộng vạch phổ +sg(L,n„; A; A) vào biên độ nhám A giống lượng tử GaN/AIN với độ rong giéng L = 100 A, mật độ điện tử n, = 0,1 x 101 em"? chiều dài tương quan lấy từ hình 3.3 có gid tri A= 77 A; đường liền nét đường đứt nét biểu diễn kết tính tốn kết thực nghiệm, dầu mũi tên giá trị biên độ nhám 49 MG DAU Ly chon dé tai “Trong năm gần ngành công nghệ bán dẫn ngày phát triển mạnh mẽ trở thành mục tiêu nghiên cứu nhiều nhà khoa học giới [1] Các vật liệu bán dẫn có cầu trúc nand mét có nhiều đóng góp to lớn cho công nghệ đời sống Các hợp kim bán dẫn ứng dung thành công vào diode laser, việc sử dung, chúng có khả làm tăng độ linh hoạt việc thiết kế linh kiện điện tử Một cấu trúc thấp chiều nhà khoa học quan tâm giếng lượng tử Giếng lượng tử cấu trúc giam giữ hạt vi mô chiều việc ghép lớp bán dẫn mỏng khác 6] Sự giam cầm làm mức lượng bị lượng tử hóa doc theo hướng nuôi tỉnh thể mẫu nuôi dẫn đến chuyển dời quang, mức lượng Khí điện tử hai chiều cấu trúc giếng lượng tử có độ dẫn điện thường cao so với khí điện tử bán dẫn khối Do đó, cầu trúc giếng lượng tử dùng làm sở để chế tạo linh kiện điện tử quang điện tử với tính vượt trội Sự nhám bề m tà nột tượng tần xạ gây bề mặt tiếp xúc gồ ghề vật liệu dị cấu trúc Nguyên nhân gây khơng tương thích số mạng ngẫu nhiên chiếm vi trí nút mạng nguyên tử Điều có ảnh hưởng lớn đến tính chất chung, chuyển dời liên vùng quang học, độ mở rộng vạch phỏ Vì vay, nghiên cứu c c tính chất dị cầu trúc ta cần phải khảo sát độ nhám mà đặc trưng cấu hình nhám Cấu hình nhám xác định hai tham số biên độ nhám (A) chiều dài tương