Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Khảo sát cấu hình nhám từ tỉ số độ rộng phổ trong giếng lượng tử InGaAs-InAlAs

ĐẠI HỌC HUẾ 'TRƯỜNG DẠI HỌC SƯ PHAM TRAN THI HUE KHẢO SÁT CẤU HÌNH NHÁM TU Ti SO DO RONG PHO TRONG GIENG LUGNG TU InGaAs/InAlAs 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 Thién Hué, nam 2018 LỜI CAM ĐOAN Toi số liệu đồng tác kỳ công xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, kết nghiên cứu nêu Luận văn trung thực, giả cho phép sử dụng chưa cơng bố bắt trình nghiên cứu khác Huế, thắng năm 2018 Tác giả Luận văn Trần Thị Hue LỜI CẢM ƠN Hoàn thành Luận văn tốt nghiệp ni , toi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Đinh Như Thảo tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt trình học tập, nghiên cứu thực Luận văn Qua đây, xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô giáo khoa Vật Lý phòng Dào tạo Sau đại học, Trường Dại học Sư phạm, Dại học Huế; bạn học viên Cao học khóa 25 gia đình, bạn bè động viên, góp ý, giúp đỡ, tạo điều kien cho tơi trình học tập thực Luận văn Huế, tháng năm 2018 Tác giả Luận văn ‘Trin Thi Hue MỤC LỤC NOI DUNG Chương 1: Cơ sở lý thuyết fin din InGaAs/InAlAs Các thông số vật liệu bán dẫn InGaAs Các thông số vật liệu bán dẫn InAIAs Dị cầu trúc bán dẫn InGaAs/InAlAs quan giếng lượng tử "¬¬—— Năng lượng trạng thái điện tử hệ bán dẫn hai chiều "¬ Giếng lượng tử vng góc sâu vơ hạn Gi Giếng lượng tử parabol 1.1 Tổng quan vật liệ 1.1.1 1.1.2 1.13 1-2 Tổng 1.2.1 1.2.2 123 .4 Giếng thể tam giác ao ii iii cone Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục bing biểu Danh mục từ viết tất kí hiệu Danh sách hình vẽ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài II Mục tiêu để tài IIL Noi dung dé tài IV Phuong phap nghiên cứu 11 12 u 14 u 15 18 19 1:8 Các chế tán xạ khí điện tử hai chiều 1.3.1 Tán xa nhám bề mặt (SR) rn) 1.3.2 Tin xa phonon (LO phonon va LA phonon) 33 1.3.3 Tin xa eée tap chất ion hóa (II) 34 1.3.4 Tần xa trat tu hop kim ban din (AD) 35 1.4 Giải gần phương pháp biến phân 36 Chương 2: Khảo sát cấu hình nhám bề mặt giếng, lượng tử InGaAs/InAlAs 2.1 Mơ hình giếng lượng tử hình thành di cấu trúc bán 39 dẫn InGaAs/InAlAs 39 2.1.1 Giếng lượng tử hình thành chuyển tiếp dị chất đơn InGaAs/InAlAs 39 2.1.2 Giéng lượng tử hình thành chuyển tiếp dị chất p HÀAIAs/IGaAs/InAlAs san co 40 2.1.3 Ham sóng giếng lượng tử InGaAs/InAlAs 3.2 Các đại lượng đặc trưng cấu hình nhám 42 3.3 Ảnh hưởng tán xạ nhám bề mặt lên độ rộng vạch phổ 2.3.1 Dộ rộng vạch phổ vùng chuyển tiếp 45 45 phé 3.4 Dộ rộng vạch phổ độ nhám 46 AB 2.3.2 Ảnh hưởng tần xạ nhám bề mặt lên độ rộng vạch cee Chương 3: Kết tính tốn thảo luận 3.1 Xác định giá trị chiều dài tương quan A 3.2 Xác định 3.3 Khả trị biên độ nhám A_ 51 ¡liệu InGaAs/TnAIAs thay đổi tham số giếng lượng tử KẾT LUẬN 50 50 53 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 58 Pl DANH MỤC CÁC BẰNG BIÊU Bang 1.1 Các thông số vật liệu bán dẫn InGaAs nhiệt độ 300 K sài - Các thông số vật liệu bán dẫn InAlAs nhiệt độ 300 K " " ¬¬ 16 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU Cum từ viết tắt | Nghĩa cụm từ viết tắt 2DEG AD LA LO Qw sR Khí điện tử hai chiều, Mất trật tự hợp kim Tap ion hóa Phonon am Phonon quang Giống lượng tử Nham bé mat DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình Hình Hình Hình 1.1 12 1.3 14 Hinh 1.5 Hình 16 Hình 1.7 Hình 18 Hình 1.9 Hình 110 Hình 111 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 1.15 Hình 2.1 Cầu trúc Linh kiên Cấu trúc (a) Dạng tỉnh thể InAs (trái) GaAs (phải) quang điện tử tỉnh thể InAs (trái) AIAs (phải) biểu đồ giếng lượng tử MOSFET In- GaAs (b) mặt cất ngang ảnh lên vi di chuyển eleetron với bề dày ống dẫn 10 am ðnH c co Cầu trúc giếng lượng tử Mô hình giếng lượng tử hình thành lớp GaAs 19 kẹp hai lớp AlGaAs Minh họa giếng lượng tử vng góc sâu vơ hạn Đồ thị hàm sóng hạt giếng lượng tử vng góc sâu vơ hạn Minh họa giếng lượng tử vng góc sâu hữu hạn Đồ thị xác định giá trị tương ứng với mức lượng Đồ thị hàm sóng hạt giếng lượng tử vng góc sâu hữu hạn Minh họa giếng lượng tử parabol Đồ thị hàm sóng hạt giếng lượng tử parabol ` nh nhe nà Minh họa giếng lượng tử thể tam giác Đồ thị hàm sóng hạt giếng lượng tử tam giác nh nh nh Minh họa giếng lượng tử chuyển tiếp dị chất đơn InGaAs/InAlAs 37 3? 31 32 Hình 2.3 h họa giếng lượng tử chuyển tiếp dị chất kép InAIAs/InGaAs/InAlAs Minh họa kích thước đặc trưng cầu hình nhám Hình 3.1 Sự phụ thuộc tỉ s6 rong phd R,(A) vao Hình 2.2 biên độ nhám A va chiều đài tương quan A 41 chiều đài tương quan A giếng lượng tử InGaAs/InAIAs với rong giếng L = 90 Ả, đường đứt nót màu đỏ biểu diễn kết tính số theo thuyết, đường liền nét màu xanh biểu diễn kết Hình 3.2 từ thực nghiệm, dấu mũi tên giá trị A Sự phụ thuộc độ rộng vạch phổ sz(A) vào biên độ nhám A giếng lượng tử InGaAs/InAlAs với độ rộng giếng U = 90 Ả chiều dài tương quan lấy từ hình 3.1: A = 96 A, đường đứt nét màu đồ biểu diễn kết tính số theo lý thuyết, đường, liền nét xanh biểu diễn kết từ thực nghiệm dấu mũi tên giá trị A Hình 3.3 Sự phụ thuộc tỉ số độ rong phd R,(A) vào chiều dài tương quan A giếng lượng tử lnGaAs/InAIAs với độ rộng giếng L = 110 A (tang 20 A so véi ban đầu = 90 Ã), đường đứt nét màu đỏ biểu diễn kết tính số theo lý thuyết, đường liền nét màu xanh biểu diễn kết từ thực nghiệm dấu mũi tên giá trị A 58