Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Ảnh hưởng của sự giam giữ phonon lên cộng hưởng từ - phonon trong giếng lượng tử thế vuông góc sâu

DAI HOC HUB TRƯỜNG DAI HỌC SU PHAM NGUYEN TH] THANH HÀ ANH HUGNG LÊN CỘNG CUA SU GIAM GIU PHONON HƯỞNG TU - PHONON TRONG GIẾNG LƯỢNG TỬ THÊ VNG GĨC SÂU VƠ HẠN LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG Thừa Thiên Huế, NGHIÊN năm 2019 CỨU DAI HOC HUB TRUONG DAI HOC SU PHAM NGUYEN TH] THANH HA ANH HUGNG LÊN CỘNG CUA HƯỞNG SU GIAM GIU PHONON TU - PHONON TRONG GIẾNG LƯỢNG TỬ THÊ VNG GĨC SÂU VƠ HẠN Chun ngành: VẬT LÝ LÝ THUYẾT VÀ VẬT LÝ TOÁN Mã số :8 440 103 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU Người hướng dẫn khoa học PGS TS LÊ DÌNH Thừa Thiên Huế, năm 2019 LOI CAM DOAN Tơi 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 bồ bắt trình nghiên cứu khác Huế, tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thanh Hà LOI CAM GN Hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo - PGS TS, Lê Dình tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Qua đây, tơi Vật Lý phịng học Huế; bạn động viên, góp ý, xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô giáo khoa Dao tạo Sau dai hoc, Trung Dai học Sư phạm, Dại học viên cao học khóa 26 gia đình, bạn bè giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi q trình học tập thực luận văn Huế, tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thanh Hà MUC LUC ‘Trang bia Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục hình đồ thị ii iii MỞ ĐẦU NỘI DUNG 1.1 Tổng quan bán dẫn thấp chiều 1.2 Tổng quan giếng lượng tử siêu mạng 1.2.1 Tổng quan giếng lượng tử 1.2.2 Tổng quan siêu mạng 1.3, Năng lượng, hàm sóng electron giếng lượng tử vng góc sâu vơ hạn trường hợp chưa có có từ trường tĩnh 1.3.1 Trường hợp chưa có từ trường, 1.3.2 Trường hợp có từ trường 1.4, Hamiltonian hệ electror-phonon tác dụng điện trường ngồi 1.4.1 Trường hợp phonon khối (khơng bị giam giữ) 1.4.2 Trường hợp phonon giam giữ 1.4.3 Các mơ hình phonon giam giữ giếng lượng tử 16 16 16 18 18 19 21 144 Tinh thita số dạng electron giếng lượng tử đặt từ trường 1.5 Phương pháp tốn tử chiều lập 1.5.1 Phương pháp toán tử chiếu 24 21 1.5.2 Phương pháp tốn tử chiếu lập 1.6 Phương pháp Profile để xác định độ Chương BIỂU THỨC GIẢI g phổ hấp thụ TÍCH CỦA 28 CƠNG SUAT HAP THU 2.1 Tìm biểu thức tenxơ độ dẫn hàm suy giảm phương 3L pháp chiếu cô lập 2.1.1 Biểu thức tổng quát tenxơ độ dẫn 3.12 Biểu thức tổng quất hàm suy giảm 3.2 Công suất hấp thụ giếng vng góc sâu vơ hạn 3.2.1 Trường hợp phonon khối 3.2.2 Trường hợp phonon giam giữ Chương KẾT QUẢ TÍNH SỐ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Diều kiện cộng hưởng từ-phonon 3.2 Cộng hưởng từ - phonon giam giữ giếng lượng tử 68 vng góc sâu vơ hạn 3.3 Sự phụ thuộc độ rộng vạch phố đỉnh cộng hưởng từ - phonon vào nhiệt độ 3.4, Sự phụ thuộc độ 70 rộng vạch phổ vào từ trường 3.5 Sự phụ thuộc độ rộng vạch phổ đỉnh cộng hượng từ - phonon vào bề rộng giếng KẾT LUẬN TAI LIEU THAM 74 KHAO 78 PHY LUC PA DANH MỤC Mơ hình bán độ trạng thái Hình 12 Cấu trúc Hình 13 Minh họa cấu Hình 11 CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ dẫn khối, bán dẫn thấp chiều mật tương ứng giếng lượng tử đơn tạo siêu mạng thành phần (a) 13 14 siêu mạng pha tạp (b) Hình 14 Vectơ A(f) phân tích thành hai thành phần vng góc với (t).A va A(t) dya kỹ thuật chiếu toán tử Mori Hình Lỗ 26 Độ rộng vạch phổ tính từ đồ thị cơng suất hấp thụ phụ thuộc vào lượng photon Đồ thị 3.1 29 Sự phụ thuộc công suất hắp thụ vào lượng photon hw giếng lượng tử hình chữ nhật đặt từ trường trường hợp phonon giam giữ (đường màu xanh liền nét) phonon khối (đường màu đỏ đứt nét) tai T = 300 K, L, = 12 nm, B=12T Đồ thị 3.2 Sự phụ thuộc 69 công suất hắp thụ vào lượng photon đỉnh cộng hưởng từ - phonon (hQ = 56.99 meV) đối mơ hình giam giữ giá trị khác nhiệt độ(T=100 K: đường nét liền màu đen, T=200 K: đường đứt nét màu xanh, T300 K; đường chấm chấm màu đồ), trường, hop B=12 T, L, = 12 nm 70 Đồ thị 3.3 Sự phụ thuộc độ rộng vạch phổ đỉnh cộng, hưởng từ - phonon vào nhiệt độ trường hợp Đồ thị 34 phonon giam giữ (đường hình trịn màu xanh) phonon khối (đường hình vng màu đỏ) Sự phụ thuộc công suất hắp t hụ vào lượng photon ¡ mơ hình phonon giam giữ giá trị khác từ trường B: B=10 T (đường liền nét màu đen), B=12 T (đường đứt nết màu xanh) B=1ð T (đường chấm chấm màu đỏ) với L; = 12 nm, T=300 K Đồ thị 3.5 Sự phụ thuộc độ Đồ thị 3.7 (đường ô hình vuông màu đỏ) phonon giam giữ (đường hình trịn màu xanh) Sự phụ thuộc cơng suất hấp thụ vào lượng photon tai đỉnh cộng hưởng từ- phonon trường hợp phonon giam giữ giá trị khác bề rộng giếng L;: L; = 20 nm (đường liền nét màu den), L, = 15 nm (đường đứt nét màu xanh) L; = 10 nm (đường chấm chấm màu đỏ) với B = 10 T, T = 300 K Sự phụ thuộc độ 73 rộng vạch phổ phụ thuộc vào từ trường cho trường hợp phonon khối Đồ thị 3.6 70 rộng vạch phổ phụ thuộc vào bề rộng giếng cho trường hợp phonon khối (đường hình vng màu đỏ) phonon giam giữ (đường hình trịn mầu xanh), 73 I Ly chon dé tai “Theo xu hướng phát triển xã hội ngày nhu cầu người khoa học công nghệ ngày tăng cao Dể đáp ứng nhu cầu đồi hỏi nhà khoa học phải tìm vật liệu với tính chất vượt trội Cột mốc quan trọng đánh dấu phát triển việ chuyển hướng đối tượng nghiền cứu từ bán dẫn khối sang bán dẫn thấp chiều vào cuối năm 80 kỷ 20 Dó bán dẫn hai chiều (giếng lượng tử, siêu mạng), bán dẫn chiều (dây lượng tử), bán dẫn không chiều (chấm lượng tử) Việc tạo bán dẫn có cấu trúc thấp chiều giúp người sáng chế thiết bị, linh kiện điện tử siêu nhỏ thơng Đã có nhiều phương pháp đề xuất để nghiên cứu tính chất hệ thấp chiều như: phương pháp gần tích phân đường Feyman, kỹ thuật giản đồ Feyman, phương pháp toán tử chiếu, Mỗi phương pháp nghiên cứu có ưu điểm nhược điểm riêng Trong phương pháp trên, tốn tử chiếu phương pháp sử dụng nhiều Lý với tốn tử chiếu hồn tồn xác định, ta thu cơng thức độ dẫn hoàn hảo, biểu thức hàm dạng phổ tường Các nhà khoa học có nhiều nghiên cứu ảnh hưởng tương tác electron - phonon tính chất quang học hệ electron hai chiều, hình thành lớp dị tiếp xúc bán dẫn giếng lượng tử có mặt từ trường lượng tử [20] O cấu