Nghiên cứu ảnh hưởng của khuyết tật lên hằng số mạng của bán dẫn có cấu trúc kim cương bằng phương pháp thống kê mômen

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ - NGUYỄN THỊ DIỆU LINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHUYẾT TẬT LÊN HẰNG SỐ MẠNG CỦA BÁN DẪN CÓ CẤU TRÚC KIM CƯƠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ MƠMEN Chun ngành: Vật lý lý thuyết KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HÀ NỘI, 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ - NGUYỄN THỊ DIỆU LINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHUYẾT TẬT LÊN HẰNG SỐ MẠNG CỦA BÁN DẪN CÓ CẤU TRÚC KIM CƯƠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ MÔMEN Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Người hướng dẫn khoa học TS PHẠM THỊ MINH HẠNH HÀ NỘI, 2018 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Thị Minh Hạnh, người tận tình bảo, hướng dẫn tạo điều kiện cho tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Vật lí – Trường đại học Sư Phạm Hà Nội tạo điều kiện, thời gian cho học tập nghiên cứu Cuối tơi xin cảm ơn đến gia đình, người thân bạn bè cổ vũ, đóng góp ý kiến giúp tơi vượt qua khó khăn để hồn thành khóa luận Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2018 Sinh viên Nguyễn Thị Diệu Linh LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, với giúp đỡ hướng dẫn vô quý báu TS Phạm Thị Minh Hạnh tự cố gắng thân Tuy nhiên, khóa luận có tham khảo số loại tài liệu tài liệu tham khảo thích phần: tài liệu tham khảo Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2018 Sinh viên Nguyễn Thị Diệu Linh MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp khoa học, thực tiễn đề tài Chương SƠ LƯỢC VỀ BÁN DẪN CÓ CẤU TRÚC KIM CƯƠNG 1.1 Cấu trúc tinh thể bán dẫn có cấu trúc kim cương 1.2 Ứng dụng bán dẫn có cấu trúc kim cương Phương pháp mơmen nghiên cứu tính chất nhiệt động bán dẫn có cấu trúc kim cương 1.3.1 Các công thức tổng quát mômen 1.3.2 Công thức tổng quát tính lượng tự 1.3.3 Độ dịch chuyển nguyên tử khỏi nút mạng 10 1.3.4 Năng lượng tự bán dẫn có cấu trúc kim cương 15 1.4 Kết luận chương 17 Chương 19 ẢNH HƯỞNG CỦA KHUYẾT TẬT LÊN HẰNG SỐ MẠNG CỦA GE 19 2.1 Thế tương tác hạt 19 2.2 Giá trị số mạng Ge trường hợp lí tưởng khuyết tật áp suất P=0 22 2.2.1 Cách xác định thông số Ge 22 2.2.2 Giá trị hắng số mạng Ge trường hợp lí tưởng áp suất P = 24 2.2.3 Giá trị số mạng Ge trường hợp khuyết tật áp suất P = 24 2.2.4 Giá trị số mạng Ge trường hợp lí tưởng khuyết tật 24 2.3 Kết luận chương 26 KẾT LUẬN 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Nền cơng nghiệp hóa đại hóa nước ta phát triển cách mạnh mẽ nhanh chóng Nhờ có phát triển không ngừng ngành vật liệu mà khoa học kĩ thuật bước trở lên đại, mang lại nhiều lợi ích to lớn phục vụ đời sống, sản xuất người Trong đó, khơng thể khơng kể đến đóng góp quan trọng bán dẫn nói chung bán dẫn có cấu trúc kim cương nói riêng phát triển ngành vật liệu Vì vậy, việc nghiên cứu số mạng bán dẫn có cấu trúc kim cương nhà khoa học dành nhiều quan tâm, ý Trong tự nhiên, khơng tồn tinh thể hồn hảo cách lí tưởng Vì vậy, việc nghiên cứu khuyết tật ảnh hưởng lên tính chất nhiệt động, đàn hồi, thu hút quan tâm nhà nghiên cứu lí thuyết lẫn thực nghiệm Phương pháp mômen phương pháp nhiều tác giả sử dụng để nghiên cứu tính chất nhiệt động, đàn hồi, ảnh hưởng khuyết tật lên tính chất Các kết thu từ phương pháp mơmen có phù hợp với thực nghiệm Đó lí tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng khuyết tật lên số mạng bán dẫn có cấu trúc kim cương phương pháp thống kê mơmen” Mục đích nghiên cứu  Tìm hiểu bán dẫn có cấu trúc kim cương  Tìm hiểu phương pháp mơmen  Nghiên cứu ảnh hưởng khuyết tật lên số mạng Ge Nhiệm vụ nghiên cứu  Tìm hiểu số lí thuyết tổng quan bán dẫn có cấu trúc kim cương  Áp dụng phương pháp thống kê mơmen để tìm hiểu ảnh hưởng khuyết tật lên số mạng Ge Đối tượng phạm vi nghiên cứu  Nghiên cứu số mạng Ge trường hợp lí tưởng khuyết tật Phương pháp nghiên cứu  Phương pháp thống kê mơmen Những đóng góp khoa học, thực tiễn đề tài  Xác định số mạng bán dẫn Ge trường hợp có khuyết tật  So sánh kết số mạng Ge với trường hợp lí thuyết thực nghiệm Chương SƠ LƯỢC VỀ BÁN DẪN CÓ CẤU TRÚC KIM CƯƠNG 1.1 Cấu trúc tinh thể bán dẫn có cấu trúc kim cương Thơng thường, bán dẫn quan trọng thường có dạng kết tinh theo mạng lập phương tâm diện Trong đó, nút mạng gắn với gốc basic gồm hai nguyên tử Hai nguyên tử loại bán dẫn đơn chất như: Si, Ge, Se, Te,… hai nguyên tử khác loại bán dẫn hợp chất như: ZnS, CdS, GaAs,…[2] Một bán dẫn có cấu trúc kim cương điển hình Si Đơn tinh thể Si thuộc mạng lập phương tâm mặt, gồm hai phân mạng lập phương tâm diện lồng vào nhau, phân mạng nằm đường chéo phân mạng Ta thấy rằng, nguyên tử Si có nguyên tử lân cận, bốn nguyên tử tạo thành tứ diện Hằng số mạng Si với a  5, 43A0 , khoảng cách hai nguyên tử gần a  2, 43A [2] (hình 1.1) Hình 1.1: Tinh thể Si 1.2 Ứng dụng bán dẫn có cấu trúc kim cương Vật liệu bán dẫn nói chung vật liệu bán dẫn có cấu trúc kim cương nói riêng có vai trò quan trọng nghành công nghiệp điện tử nhiều nghành khoa học, kĩ thuật khác Trong thập niên gần đây, thành tựu vật liệu bán dẫn dẫn đến phát triển lĩnh vực rộng lớn linh kiện điện tử, vi điện tử, quang điện tử…Có thể kể đến linh kiện : điốt, tranzito, mạch tích hợp IC,…Điốt linh kiện thiếu nghành thông tin quang học kĩ thuật tự động.Vì có đặc tính dẫn điện theo chiều từ Anot đến Knot phân cực thuận, nên điot dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều Nó sử dụng rộng rãi đèn led, đèn tín hiệu, hình loại thiết bị điện Hiên nay, có nhiều loại điot như: điot chỉnh lưu, điot Zener, Led… Tranzito nằm khối đơn vị để tạo thành cấu trúc mạch máy tinh điện tử tất thiết bị điện tử đại khác.Tranzito sử dụng nhiều ứng dụng tương tự số như: khuếch đại, đóng ngắt mạch, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu tạo dao động Vi mạch hay vi mạch tích hợp gọi tắt IC, tập hợp mạch điện mang linh kiện bán dẫn linh kiện điện tử , có tác dụng kết nối chúng với IC thâm nhập vào mặt sống hàng ngày như: đầu lọc đĩa CD, máy fax, máy quét….Đó vài ứng dụng quan trọng chất bán dẫn có cấu trúc kim cương, ứng dụng đời sống khơng thể kể hết.Do bán dẫn có cấu trúc kim cương có vai trò thiếu sống công nghệ đại ngày Phương pháp mômen nghiên cứu tính chất nhiệt động bán dẫn có cấu trúc kim cương GS Nguyễn Hà Tăng đề xuất [8] phương pháp mơmen để nghiên cứu tính chất nhiệt động tinh thể phi điều hòa [9, 10, 11].Các tác ... BÁN DẪN CÓ CẤU TRÚC KIM CƯƠNG 1.1 Cấu trúc tinh thể bán dẫn có cấu trúc kim cương 1.2 Ứng dụng bán dẫn có cấu trúc kim cương Phương pháp mômen nghiên cứu tính chất nhiệt động bán dẫn. .. cương phương pháp thống kê mômen Mục đích nghiên cứu  Tìm hiểu bán dẫn có cấu trúc kim cương  Tìm hiểu phương pháp mômen  Nghiên cứu ảnh hưởng khuyết tật lên số mạng Ge Nhiệm vụ nghiên cứu. .. LINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHUYẾT TẬT LÊN HẰNG SỐ MẠNG CỦA BÁN DẪN CÓ CẤU TRÚC KIM CƯƠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ MƠMEN Chun ngành: Vật lý lý thuyết KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Người hướng dẫn