ε − [1-3, 38, 80] Vỡ cỏc dịch chuyển điện tử phụ thuộc vào mật độ trạng thỏ
2.4. Kết luận chươn g
Trong chương này, sử dụng phương phỏp phương trỡnh động lượng tử cho điện tử trong hệ hai chiều, lần đầu tiờn chỳng tụi đó thu nhận được biểu thức tổng quỏt của hệ số hấp thụ phi tuyến súng điện từ mạnh bởi điện tử giam cầm trong bỏn dẫn thấp chiều (siờu mạng pha tạp, siờu mạng hợp phần và hố lượng tử) khi kểđến phonon giam cầm trong cả hai trường hợp vắng mặt và cú mặt từ trường. Sau khi tớnh toỏn cho hai trường hợp tới hạn cụ thể, hấp thụ gần ngưỡng và xa ngưỡng, chỳng tụi đó thu nhận được biểu thức giải tớch tường minh cho hệ số hấp thụ trong ba loại bỏn dẫn hai chiều là siờu mạng pha tạp, siờu mạng hợp phần và hố lượng tử.
Về mặt định tớnh, thụng qua cỏc biểu thức giải tớch tường minh này, cho ta thấy, hệ số hấp thụ phi tuyến súng điện từ trong bỏn dẫn thấp chiều khụng chỉ phụ thuộc vào tham số nhiệt độ, cường độ điện trường và năng lượng của trường laser, năng lượng của từ trường ngoài như trong bỏn dẫn khối, mà cũn phụ thuộc phi tuyến vào cỏc tham sốđặc trưng cho từng cấu trỳc bỏn dẫn thấp chiều như: chu kỡ, số chu kỡ, nồng độ pha tạp, độ rộng mini vựng của siờu mạng, vào độ rộng của hố lượng tử. Đặc biệt hệ số hấp thụ phi tuyến súng điện từ cũn phụ thuộc vào chỉ số giam cầm phonon. Khi cho chỉ số lượng tử m tiến tới 0, chỳng tụi đó thu được kết quả của hệ số hấp thụ phi tuyến súng điện từ trường hợp khụng kểđến phonon giam cầm. Điều này chứng minh tớnh đỳng đắn trong sự tớnh toỏn giải tớch của luận ỏn. Biểu thức hệ số hấp thụ phi tuyến súng điện từ mạnh bởi điện tử giam cầm khi xột đến sự giam cầm phonon trong cả hai trường hợp vắng mặt từ trường và cú mặt từ trường của luận ỏn là những kết quả lần đầu tiờn thu nhận được bằng nghiờn cứu lý thuyết.
Về mặt định lượng, thụng qua khảo sỏt số cỏc biểu thức giải tớch trờn cho ba 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, ảnh hưởng của phonon giam cầm lờn hấp thụ phi tuyến súng điện từ mạnh bởi điện từ giam cầm đó được thể hiện rừ nột.
Một điểm chung khỏc biệt, đú là phonon giam cầm làm gia tăng đỏng kể hấp thụ súng điện từ trong hệ thấp chiều, so với trường hợp phonon khụng giam cầm, độ
lớn của hệ số hấp thụ tăng cỡ chục lần trong siờu mạng pha tạp, cỡ 50 lần trong siờu mạng hợp phần và cỡ 103 lần trong hố lượng tử (khảo sỏt hệ số theo Eo, hấp thụ gần ngưỡng, vắng từ trường ngoài).
Điểm khỏc biệt nữa, đú là so với trường hợp phonon khụng giam cầm, sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ phi tuyến vào cỏc tham số cú sự thay đổi đỏng kể, điển hỡnh là đối với siờu mạng hợp phần và hố lượng tử, khi khảo sỏt theo năng lượng súng ngoài đó xuất hiện thờm một đỉnh cộng hưởng. Kết quả này là rất mới lạ so với bỏn dẫn khối và bỏn dẫn thấp chiều trường hợp phonon khối. Trong cả ba cấu trỳc bỏn dẫn hai chiều trờn, hệ số hấp thụ gia tăng đỏng kể khi chỉ số lượng tử m tăng.
Khi cú mặt từ trường, trong trường hợp phonon giam cầm, hệ số hấp thụ phi tuyến súng điện từ phụ thuộc vào cỏc tham số dưới dạng vạch phổ riờng biệt. Điều này là rất phự hợp với lý thuyết lượng tử, khi cú mặt từ trường thỡ năng lượng của điện tử bị lượng tử húa hoàn toàn, dẫn đến phổ hấp thụ khụng cũn liờn tục như khi vắng mặt từ trường. Đõy là một điểm khỏc biệt so với bỏn dẫn khối thụng thường. So với trường hợp phonon khụng giam cầm, độ lớn của hệ số hấp thụ gia tăng đỏng kể, cỡ 30 chục lần trong hố lượng tử. Mật độ vạch phổ hấp thụ cú sự thay đổi rừ nột, vị trớ cỏc vạch phổ dịch chuyển khi chỉ số lượng tử m thay đổi tựy thuộc vào đặc điểm riờng của từng cấu trỳc bỏn dẫn.
Ngoài ra, kết quả cũng chỉ ra rằng, ảnh hưởng của phonon giam cầm lờn sự hấp thụ phi tuyến súng điện từ trong cỏc cấu trỳc bỏn dẫn khỏc nhau là khỏc nhau. Sự khỏc biệt này khụng chỉ về sự gia tăng giỏ trị của hệ số hấp thụ mà cũn khỏc biệt rừ rệt trong sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ vào cỏc tham số khỏc.
Nhỡn chung kết quả trờn cho thấy, phonon giam cầm ảnh hưởng rất mạnh lờn hấp thụ phi tuyến súng điện từ bởi điện tử giam cầm trong cỏc bỏn dẫn thấp chiều. Kết quả này khỏ phự hợp với cỏc nghiờn cứu quốc tếđó được cụng bố vềảnh hưởng của phonon giam cầm lờn một số hiệu ứng khỏc trong bỏn dẫn thấp chiều như sự tăng đỏng kể tỏn xạ raman, cộng hưởng tương tỏc điện tử phonon, hiệu ứng Palaron khi xột đến sự giam cầm phonon.
CHƯƠNG 3
Lí THUYẾT CỘNG HƯỞNG THAM SỐ VÀ BIẾN ĐỔI THAM SỐ
GIỮA PHONON ÂM VÀ PHONON QUANG TRONG BÁN DẪN THẤP
CHIỀU DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA PHONON GIAM CẦM
Bài toỏn về cộng hưởng tham số và biến đổi tham số giữa phonon õm và phonon quang trong bỏn dẫn núi chung đó được nhiều nhà khoa học trong nước cũng như trờn thế giới quan tõm nghiờn cứu. Cụ thể, hiện tượng cộng hưởng tham số, biến đổi tham số trong bỏn dẫn khối đó được cỏc cụng trỡnh [1, 30] nghiờn cứu; trong cỏc vật liệu bỏn dẫn hai chiều như: siờu mạng pha tạp cú cụng trỡnh [45, 50], hố lượng tử cú cụng trỡnh [39]. Tuy nhiờn, ở cỏc cụng trỡnh này, cỏc tỏc giả chỉ xột trường hợp phonon khụng giam cầm (phonon khối). Để thấy rừ ảnh hưởng của sự
giam cầm phonon lờn cộng hưởng tham số và biến đổi tham số giữa phonon õm và
phonon quang trong bỏn dẫn siờu mạng pha tạp, ở phần tiếp theo của luận ỏn chỳng tụi nghiờn cứu: Cộng hưởng tham số và biến đổi tham số giữa phonon õm giam cầm
và phonon quang giam cầm trong bỏn dẫn thấp chiều cụ thể là siờu mạng pha tạp
và dõy lượng tử hỡnh trụ thế Parabol. Kết quả của chương này đó được đăng 01 bài trờn kỉ yếu của hội thảo quốc tế Progress in Electromagnetics Research Symposium
[35], 02 bài tại tạp chớ VNU.Journal of Science, Mathematics-Physics [37,38] .