Nghiên cứu một số hiệu ứng phụ thuộc kích thước trong màng mỏng Perovskite có trật tự xa

Nghiên cứu một số hiệu ứng phụ thuộc kích thước trong màng mỏng Perovskite có trật tự xa Nghiên cứu một số hiệu ứng phụ thuộc kích thước trong màng mỏng Perovskite có trật tự xa Nghiên cứu một số hiệu ứng phụ thuộc kích thước trong màng mỏng Perovskite có trật tự xa luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Đình Nam NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HIỆU ỨNG ĐỘNG TRONG CÁC HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH (BỨC XẠ LASER) LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Đình Nam NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HIỆU ỨNG ĐỘNG TRONG CÁC HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH (BỨC XẠ LASER) Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết vật lý toán Mã số: 62 44 01 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS NGUYỄN QUANG BÁU Hà Nội - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tác giả luận án Nguyễn Đình Nam LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến GS.TS Nguyễn Quang Báu, ngƣời thầy ln tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu, ln đƣa ý kiến đóng góp quý báu để tác giả hoàn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy cô tổ Vật lý lý thuyết, thầy cô Khoa Vật lý, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đóng góp ý kiến quý báu cho luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Sau đại học tạo điều kiện tốt cho tác giả hoàn thành luận án Tác giả xin cảm ơn Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ quốc gia (Đề tài Nafosted 103.01 - 2015.22) Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn đến tất ngƣời thân, đồng nghiệp, bạn bè giúp đỡ suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận án Tác giả luận án Nguyễn Đình Nam MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC BẢNG ĐỐI CHIỀU THUẬT NGỮ ANH - VIỆT VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ HỆ BÁN DẪN THẤP CHIỀU VÀ LÝ THUYẾT LƢỢNG TỬ VỀ MỘT SỐ HIỆU ỨNG ĐỘNG TRONG BÁN DẪN KHỐI KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH ( BỨC XẠ LASER) 13 1.1 Tổng quan số hệ bán dẫn thấp chiều 13 1.1.1 Phổ lƣợng hàm sóng điện tử hố lƣợng tử 14 1.1.2 Phổ lƣợng hàm sóng điện tử siêu mạng hợp phần 16 1.1.3 Phổ lƣợng hàm sóng điện tử siêu mạng pha tạp 18 1.2 Phƣơng pháp phƣơng trình động lƣợng tử lý thuyết lƣợng tử số hiệu ứng động bán dẫn khối 19 1.2.1 Phƣơng pháp phƣơng trình động lƣợng tử lý thuyết lƣợng tử hiệu ứng từ trở bán dẫn khối 19 1.2.2 Phƣơng pháp phƣơng trình động lƣợng tử lý thuyết lƣợng tử hiệu ứng Hall bán dẫn khối 23 1.2.3 Phƣơng pháp phƣơng trình động lƣợng tử lý thuyết lƣợng tử hiệu ứng âm-điện-từ bán dẫn khối 29 Chƣơng TỪ TRỞ TRONG CÁC BÁN DẪN THẤP CHIỀU KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH (BỨC XẠ LASER) 37 2.1 Từ trở hố lƣợng tử với hố parabol có mặt sóng điện từ mạnh (bức xạ laser) 37 2.1.1 Biểu thức từ trở hố lƣợng tử với hố parabol 38 2.1.2 Kết tính số thảo luận 43 2.2 Từ trở siêu mạng hợp phần có mặt sóng điện từ mạnh (bức xạ laser) 44 2.2.1 Biểu thức từ trở siêu mạng hợp phần 44 2.2.2 Kết tính số thảo luận 51 2.3 Từ trở siêu mạng pha tạp có mặt sóng điện từ mạnh (bức xạ laser) 57 2.3.1 Biểu thức từ trở siêu mạng pha tạp 57 2.3.2 Kết tính số thảo luận 61 2.4 Kết luận chƣơng 61 Chƣơng HIỆU ỨNG HALL TRONG CÁC BÁN DẪN THẤP CHIỀU KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH (BỨC XẠ LASER) 63 3.1 Biểu thức hệ số Hall siêu mạng hợp phần có mặt sóng điện từ mạnh 63 3.1.1 Tƣơng tác điện tử - phonon âm 63 3.1.2 Tƣơng tác điện tử - phonon quang 66 3.2 Kết tính số thảo luận 69 3.2.1 Tƣơng tác điện tử - phonon âm 69 3.2.2 Tƣơng tác điện tử - phonon quang 71 3.3 Kết luận chƣơng 73 Chƣơng HIỆU ỨNG ÂM-ĐIỆN-TỪ TRONG CÁC BÁN DẪN THẤP CHIỀU KHI CÓ MẶT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ MẠNH (BỨC XẠ LASER) 75 4.1 Biểu thức trƣờng âm-điện-từ siêu mạng pha tạp có mặt sóng điện từ mạnh (bức xạ laser) 75 4.2 Kết tính số thảo luận 78 4.3 Kết luận chƣơng 82 KẾT LUẬN 83 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 94 BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ ANH - VIỆT VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Anh Tiếng Việt Viết Tắt Từ trở Magnetoresistance Độ dẫn từ Magnetoconductivity Hall conductivity Độ dẫn Hall Hall resistance Điện trở Hall Hall coefficient Hệ số Hall Acoustomagnetoelectric Âm-điện-từ AME Electromagnetic wave Sóng điện từ EMW Optical phonon Phonon quang Acoustic phonon Phonon âm Quantum well Hố lƣợng tử Semiconductor superlattice QW Siêu mạng bán dẫn Doped semiconductor superlattice Siêu mạng bán dẫn pha tạp DSSL Siêu mạng bán dẫn hợp phần CSSL Quantum wire Dây lƣợng tử QW Bulk semiconductor Bán dẫn khối Zero dimension Không chiều 0D One dimension Một chiều 1D Two dimension Hai Chiều 2D Three dimension Ba Chiều 3D Compositional semiconductor superlattice DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hiệu ứng Hall bán dẫn khối 23 Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc từ trở tƣơng đối vào nhiệt độ hố lƣợng tử với hố parabol xét tƣơng tác điện tử - phonon âm 43 Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc từ trở tƣơng đối vào biên độ sóng điện từ hố lƣợng tử với hố parabol xét tƣơng tác điện tử - phonon âm 44 Hình 2.3: Đồ thị phụ thuộc từ trở vào từ trƣờng giá trị khác nhiệt độ siêu mạng hợp phần GaN / Al0.25Ga0.75 N xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1  103 V / m , E0  , d I  15 nm , d II  10 nm 51 Hình 2.4: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc từ trở  xx vào nghịch đảo từ trƣờng 1/B giá trị khác nhiệt độ siêu mạng hợp phần GaN / Al0.25Ga0.75 N xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1   103 V / m , E0  , d I  15 nm , d II  10 nm 52 Hình 2.5: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc biên độ tƣơng đối A T , Bn  / A T0 , Bn  từ trở vào nhiệt độ siêu mạng GaN / Al0.25Ga0.75 N Các ô vng đậm kết tính tốn chúng tơi, đƣờng chấm tròn kết thực nghiệm dị cấu trúc Al0.25Ga0.75 N / AlN / GaN từ [68] đƣờng nét đứt lý thuyết [40] 53 Hình 2.6: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc từ trở vào tỉ số  / c với giá trị  xác định siêu mạng hợp phần GaN / Al0.25Ga0.75 N xét tƣơng tác điện tử phonon âm hai trƣờng hợp: có mặt sóng điện từ (đƣờng nét liền) khơng có mặt sóng điện từ (đƣờng nét đứt) với E1  103 V / m , d I  15 nm , d II  10 nm , T  4.2K 54 Hình 2.7: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc từ trở vào tỉ số  / c với B  4T ( c  3.42  1012 Hz ) giá trị khác chu kỳ siêu mạng hợp phần GaN / Al0.25Ga0.75 N xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1   103 V / m , E0   106V / m , T  4.2K 54 Hình 2.8: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc từ trở vào từ trƣờng giá trị khác độ dày lớp GaN (các hố lƣợng tử) siêu mạng hợp phần GaN / Al0.25Ga0.75 N xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1   103 V / m , E0   106V / m , T  4.2K độ dày lớp Al0.25Ga0.75 N , d II  10nm 56 Hình 2.9: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc từ trở vào từ trƣờng giá trị khác hàm lƣợng Al siêu mạng hợp phần GaN / AlcGa1c N xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1  103 V / m , E0   106V / m , d I  15nm , d II  10nm T  4.2K 57 Hình 2.10: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc từ trở tƣơng đối vào biên độ sóng điện từ 61 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hệ số Hall vào từ trƣờng hai trƣờng hợp, có mặt khơng có mặt sóng điện từ siêu mạng hợp phần GaAs/Al0.3Ga0.7As xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1   102V / m , d  25 nm , T = K 70 Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hệ số Hall vào tần số sóng điện từ giá trị khác biên độ sóng điện từ siêu mạng hợp phần GaAs/Al0.3Ga0.7As xét tƣơng tác điện tử - phonon âm với E1   102V / m , B  T , d  25 nm , T = K 71 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn hệ số Hall phụ thuộc vào nhiệt độ tần số sóng điện từ siêu mạng hợp phần GaN / Al0.2Ga0.8 N 72 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hệ số Hall vào nhiệt độ giá trị khác biên độ sóng điện từ siêu mạng hợp phần GaN / Al0.2Ga0.8 N 72 Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc từ trở vào nhiệt độ giá trị khác biên độ sóng điện từ siêu mạng hợp phần GaN / Al0.2Ga0.8 N 73 Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc trƣờng âm-điện-từ vào tần số sóng âm với giá trị khác từ trƣờng B=0.13T (đƣờng liền), B=0.15T (đƣờng nét đứt) với T=300K 79 Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc trƣờng âm-điện-từ vào tần số sóng âm với giá trị khác tần số sóng điện từ =51014(s-1) (đƣờng liền), =4.51014(s-1) (đƣờng nét đứt) với T=300K 80 Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc trƣờng âm-điện-từ vào từ trƣờng giá trị khác cƣờng độ sóng điện từ E0=1013(V/m) (đƣờng liền), E0=0 (đƣờng nét đứt) với T=300K 80 Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc trƣờng âm-điện-từ vào từ trƣờng giá trị khác tần số sóng điện từ =51014(s-1) (đƣờng liền), =4.51014(s-1) (đƣờng nét đứt) với T=300K 81 ... ? ?Nghiên cứu số hiệu ứng động hệ bán dẫn thấp chiều có mặt sóng điện từ mạnh (bức xạ laser) ” để phần giải đƣợc vấn đề bỏ ngỏ nhƣ bên đề cập Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu luận án nghiên cứu số hiệu ứng. .. phần) 10 Phạm vi nghiên cứu Luận án nghiên cứu số hiệu ứng động (từ trở, hiệu ứng Hall, hiệu ứng âmđiện-từ) hệ bán dẫn thấp chiều (hố lƣợng tử, siêu mạng pha tạp, siêu mạng hợp phần) có mặt sóng điện... pháp tính số dựa phần mềm Matlab, kết thu đƣợc hồn tồn mới, có ý nghĩa khoa học định Nhƣ đề cập, hiệu ứng tƣơng tự đƣợc xem xét bán dẫn khối Chúng điểm qua số nét toán nghiên cứu số hiệu ứng động