ε − [1-3, 38, 80] Vỡ cỏc dịch chuyển điện tử phụ thuộc vào mật độ trạng thỏ
3.3.Kết luận chương
Trong chương này, bài toỏn về ảnh hưởng của sự giam cầm của phonon lờn hiện tượng cộng hưởng và biến đổi tham số giữa phonon õm và phonon quang trong bỏn dẫn thấp chiều (siờu mạng pha tạp, dõy lượng tử hỡnh trụ với hố parabol) được nghiờn cứu dựa trờn hệ phương trỡnh động lượng tử cho phonon õm giam cầm và phonon quang giam cầm trong dõy lượng tử - một trong những phương phỏp hiện
đại của vật lý lý thuyết. Lần đầu tiờn chỳng tụi đó thu được biểu thức giải tớch tường minh của trường ngưỡng gia tăng Eth và hệ số biến đổi tham số K1 trong trường hợp xột đến ảnh hưởng của phonon giam cầm. Khi biờn độ bức xạ laze lớn hơn biờn độ
bức xạ trường ngưỡng Eth thỡ xảy ra khả năng khuếch đại phonon õm.
Biểu thức cho thấy hệ số biến đổi tham số giữa phonon õm giam cầm và phonon quang giam cầm khụng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, vector súng, những đại lượng đặc trưng cho bỏn dẫn thấp chiều mà cũn phụ thuộc vào cỏc đại lượng đặc trưng cho sự giam cầm phonon (số lượng tử m, h, j), cường độ điện trường ngoài. Khi cho chỉ số giam cầm phonontiến đến khụng ta sẽ thu được kết quả khi khụng kể đến hiện tượng phonon giam cầm. Điều này khẳng định tớnh tin cậy trong tớnh toỏn giải tớch của luận ỏn.
Ảnh hưởng rừ rệt của phonon giam cầm đó được minh chứng qua khảo sỏt số
biểu thức của biờn độ trường ngưỡng, hệ số biến đổi tham số cho hai cấu trỳc bỏn dẫn cụ thể là siờu mạng pha tạp n-GaAs/p-GaAs, dõy lượng tử GaAs/ GaAsAl. Kết quả cho thấy phonon giam cầm gia tăng đỏng kể cộng hưởng và biến đổi tham số, cụ thể biờn độ trường ngưỡng tăng khoảng 6-7 lần, hệ số biến đổi tăng cỡ 4 lần so với trường hợp phonon khụng giam cầm. Kết quả này tương đối phự hợp với cụng
bố trong tài liệu [92]. Trong đú tỏc giả J-P Cheng (1993, tạp chớ Phys.Rev. B48) đó chỉ ra rằng, sự giam cầm phonon gia tăng đỏng kể cộng hưởng tương tỏc tham số
giữa phonon quang và điện tử trong siờu mạng và hố lượng tử. Ngoài ra, khi khảo sỏt sự phụ thuộc của biờn độ trường ngưỡng vào cỏc tham số nhiệt độ, vector súng của phonon, thấy rừ cú sự dịch chuyển vị trớ đỉnh cộng hưởng giữa hai trường hợp giam cầm và khụng giam cầm phonon. Giỏ trị của biờn độ của trường ngưỡng tăng theo chỉ số lượng tử giam cầm phonon, đỉnh cộng hưởng cú sự dịch chuyển về phớa nhiệt độ thấp và bước súng phonon nhỏ khi chỉ số lượng tử giam cầm phonon tăng.
Kết quả của chương này cũng cho thấy, biờn độ trường ngưỡng và hệ số biến
đổi trong dõy lượng tử hỡnh trụ thế parabol cú giỏ trị lớn hơn rất nhiều, khoảng 102 lần so với trong siờu mạng pha tạp. Điều này cho thấy, đối với những hệ thấp chiều khỏc nhau, sự giam cầm phonon và điện tử khỏc nhau, dẫn đến chỳng cú những tớnh chất khỏc nhau rừ rệt.
KẾT LUẬN
Đề tài luận ỏn “Ảnh hưởng của phonon giam cầm lờn một số hiệu ứng cao tần trong bỏn dẫn thấp chiều” được nghiờn cứu lý thuyết trờn cơ sở phương phỏp phương trỡnh động lượng tử. Cỏc kết quả giải tớch được khảo sỏt số bằng phần mềm Matlab và bàn luận. Những kết quảmới của đề tài đó thu nhận được là:
1, Thiết lập được trỡnh động lượng tử cho điện tử giam cầm trong cỏc cấu trỳc bỏn dẫn 2D trong hai trường hợp: cú súng điện từ mạnh khụng cú từ trường và cú súng điện từ mạnh cựng với sự hiện diện của từ trường ngoài. Thu được biểu thức giải tớch tường minh của hệ số hấp thụ phi tuyến súng điện từ mạnh bởi điện tử
giam cầm trong siờu mạng pha tạp, siờu mạng hợp phần và hố lượng tử, cho cả hai trường hợp cú từ trường và khụng cú từ trường khi tớnh đến ảnh hưởng của phonon giam cầm.
Kết quả giải tớch cho thấy hệ số hấp thụ phi tuyến khụng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, cường độ, năng lượng súng điện từ và năng lượng của từ trường ngoài mà cũn phụ thuộc vào tham số của cấu trỳc bỏn dẫn như: chu kỳ siờu mạng d, số chu kỳ
siờu mạng N1, chỉ số mini vựng n,n’; nồng độ pha tạp nD, độ rộng của hố lượng tử L … Ngoài ra, hệ số hấp thụ phi tuyến cũn phụ thuộc vào chỉ số lượng tử giam cầm phonon m. Khi chỉ số m tiến tới 0, cỏc biểu thức giải tớch thu được trở về kết quả
của hệ số hấp thụ trong bỏn dẫn hai chiều khi khụng kể đến sự giam cầm phonon.
Điều này khẳng định sự đỳng đắn trong cỏc tớnh toỏn lý thuyết của luận ỏn khi xõy dựng biểu thức hệ số hấp thụ phi tuyến súng điện từ mạnh cú kểđến hiệu ứng giam cầm của phonon.
2, Kết quả khảo sỏt số với những cấu trỳc bỏn dẫn thấp chiều cụ thể (siờu mạng pha tạp n-GaAs/p-GaAs, siờu mạng hợp phần GaAs-Al0.3Ga0.7As và hố lượng tử AlAs/GaAs/AlAs), đó chỉ ra ảnh hưởng mạnh mẽ của phonon giam cầm lờn hấp thụ phi tuyến súng điện từ mạnh bởi điện từ giam cầm. Giỏ trị hệ số hấp thụ tăng rất mạnh, cỡ 10-103 lần so với trường hợp phonon khụng giam cầm. Khi chỉ số lượng tử m tăng giỏ trị của hệ số hấp thụ cũng tăng theo. Mặt khỏc, cú sự thay đổi lớn về
kết quả khảo sỏt hệ số hấp thụ vào cỏc tham số khỏc, điển hỡnh là sự xuất hiện thờm
đỉnh cộng hưởng đối với siờu mạng hợp phần và hố lượng tử. Trong trường hợp cú mặt của từ trường, ảnh hưởng của phonon giam cầm khụng chỉ thể hiện sự gia tăng
độ lớn mà cũn thể hiện sự thay đổi về mật độ, vị trớ của cỏc vạch phổ khi chỉ số
lượng tử m thay đổi. Phổ hấp thụ khi cú từ trường là cỏc vạch phổ, khụng liờn tục khỏc với bỏn dẫn khối.
Những kết quả trờn là khỏc nhau trong từng loại bỏn dẫn thấp chiều, cụ thể
sự gia tăng hấp thụ trong hố lượng tử khi tớnh tới phonon giam cầm lớn hơn trong siờu mạng pha tạp và siờu mạng hợp phần. Trong hố lượng tử và siờu mạng hợp phần (trường hợp hấp thụ gần ngưỡng, vắng mặt từ trường) xuất hiện thờm một
đỉnh cộng hưởng, trong khi điều này khụng xảy ra với siờu mạng pha tạp. Kết luận này rất phự hợp về mặt vật lý, vỡ cỏc cấu trỳc bỏn dẫn thấp chiều khỏc nhau thỡ sự
thay đổi về tớnh chất quang, tớnh chất điện … là khỏc nhau.
3, Thiết lập được hệ phương trỡnh động lượng tử, phương trỡnh tỏn sắc cho phonon õm giam cầm và phonon quang giam cầm. Thu được biểu thức giải tớch tường minh của biờn độ trường ngưỡng và hệ số biến đổi tham số giữa phonon õm và phonon quang trong siờu mạng pha tạp và dõy lượng tử hỡnh trụ khi kể đến sự
giam cầm. Cỏc biểu thức giải tớch thu được cú thể trở về kết quả của trường hợp phonon khụng giam cầm khi chỉ số lượng tửm(h, j) tiến tới khụng.
4, Khảo sỏt số với hai bỏn dẫn thấp chiều cụ thể là siờu mạng pha tạp n- GaAs/p-GaAs, dõy lượng tử GaAs/ GaAsAl, đó khẳng định sự giam cầm phonon trong bỏn dẫn thấp chiều đó làm gia tăng cộng hưởng và biến đổi tham số giữa phonon õm và phonon quang. Vị trớ của cỏc đỉnh cộng hưởng cú sự dịch chuyển so với trường hợp phonon khụng giam cầm. Khi cỏc chỉ số lượng tửđặc trưng cho sự
giam cầm phonon tăng, độ lớn của cỏc đỉnh cộng hưởng tăng theo đồng thời vị trớ dịch chuyển về phớa nhiệt độ thấp và về phớa giảm độ lớn vector súng của phonon. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cỏc kết quả mới thu nhận của luận ỏn khẳng định phonon giam cầm ảnh hưởng mạnh đến hiệu ứng cao tần trong bỏn dẫn thấp chiều. Những kết quả này khỏ phự hợp với cỏc cụng bố quốc tế về sự gia tăng cỏc hiệu ứng vật lýkhỏc trong bỏn dẫn thấp chiều dưới ảnh hưởng của phonon giam cầm. Kết quả của luận ỏn đó gúp phần hoàn thiện sự hiểu biếu về tớnh chất của bỏn dẫn thấp chiều, đồng thời mở ra khả năng chế tạo cỏc thiết bị điện tử thể hệ mới: hiện đại, siờu nhỏ, thụng minh và
DANH MỤC CÁC CễNG TRèNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIấN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. N.Q.Bau, D. M. Hung and L. T. Hung (2010), “The influences of confined phonons on the nonlinear absorption coefficient of a strong electromagnetic wave by confined electrons in doping superlattices”,
Progress In Electromagnetics Research LettersUSA (15), pp.175–185. 2. N. Q. Bau, L. T. Hung and N. D. Nam (2010), “The nonlinear absorption
coefficient of a strong electromagnetic wave by confined electrons in quantum wells under the influences of confined phonons”, J. of Electromagn. Waves and Appl.USA (24), pp.1751–1761.
3. Le Thai Hung, Tran Anh Hung, Nguyen Thi Thanh Nhan, Nguyen Quang Bau (2011), “The Effect of Confined Phonons on the Nonlinear Absorption Coefficient of a Strong Electromagnetic Wave by Confined Electrons in Quantum Wells”, Vnu. Journal of Science, Mathematics – physics 27 (1S), pp.119-124.
4. Nguyen Quang Bau, Le Thai Hung and Hoang Dinh Trien (2011), “Effect of Magnetic Field on Nonlinear Absorption of a Strong Electromagnetic Wave in Low-dimensional Systems”, Behaviour of Electromagnetic Waves in Different Media and Structures, InTech, Croatia, pp.275-300.
5. N. Q. Bau, N. V. Nghia, and L. T. Hung (2011), “Parametric Transformation and Parametric Resonance of Confined Acoustic Phonons and Confined Optical Phonons by an External Electromagnetic Wave in Doping Superlattices”, PIERS Proceedings, Suzhou, China, Sept.12-16, pp.1180-1185.
6. Vu Thi Ngoan, Nguyen Thi Thanh Nhan, Nguyen Dinh Nam, Le Thai Hưng (2011), “The parametric transformation coefficient of confined acoustic phonons and confined optical phonons in the cylindrical quantum
wires with parabolic potential”, Vnu. Journal of Science, Mathematics – physics 27 (1S), pp.184-188.
7. Kim Thi Minh Hue, Nguyen Thi Thanh Nhan, Nguyen Dinh Nam, Le Thai Hung, Nguyen Quang Bau (2011), “Parametric resonance of confined acoustic phonons and confined optical phonons in the cylindrical quantum wires with parabolic potential”, Vnu. Journal of Science, Mathematics – physics 27 (1S), pp.88-93.
8. Hoang Dinh Trien, Le Thai Hung, Vu Thi Hong Duyen, Nguyen Thu Huong, Nguyen Vu Nhan and Nguyen Quang Bau (2012), “Impact of the external magnetic field and the confinement of phonons on the nonlinear absorption coefficient of a strong electromagnetic wave by confined electrons in compositional superlattices”, Proc. Natl. Conf. Theor. Phys.