6. Cấu trúc của luận án
3.4 Kết quả tính số và thảo luận
Để thấy đƣợc sự phụ thuộc của dòng âm điện phi tuyến lên nhiệt độ và các tham số của siêu mạng, trong phần này các tính tốn số đƣợc thực hiện cho siêu mạng pha tạp GaAs:Si/GaAs:Be.
Hình 3.1 mô tả sự phụ thuộc của dòng âm điện vào tần số sóng âm tại những giá trị khác nhau của nhiệt độ. Từ hình vẽ thấy rằng dịng âm điện phụ thuộc vào nhiệt độ khơng tuyến tính. Giống nhƣ trong trƣờng hợp hố lƣợng tử xuất hiện các đỉnh tại một số tần số nhất định khi điều kiện qr kr n n, '(nn') thỏa mãn, và khi thay đổi nhiệt độ chỉ có độ cao của đỉnh thay đổi, cịn vị trí của các đỉnh khơng thay đổi, bởi vì điều kiện xác định vị trí xuất hiện của đỉnh khơng phụ thuộc vào nhiệt độ.
Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ dòng âm điện vào tần số của sóng âm tại những giá trị khác nhau của nhiệt độ, với T = 45 K (đường liền nét), T
= 50 K (đường chấm), T = 55 K (đường nét đứt). Ở đây nD = 1×1023 m-3
Hình 3.2:Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ dòng âm điện vào tần số của sóng âm tại những giá trị khác nhau của nồng độ pha tạp, với nD=1×1023m-3(đường
Hình 3.2 mơ tả sự phụ thuộc của dịng âm điện vào tần số sóng âm tại những giá trị khác nhau của nồng độ pha tạp. Từ hình vẽ ta thấy khi thay đổi nồng độ pha tạp thì dịng âm điện thay đổi khá mạnh, dịng âm điện khơng chỉ thay đổi về độ lớn của các đỉnh mà vị trí của các đỉnh cũng thay đổi. Khi nồng độ pha tạp tăng lên thì vị trí đỉnh dịch chuyển về phía có tần số lớn là do điều kiện c quyết định. Tuy nhiên dòng âm điện trong siêu mạng pha tạp có sự khác biệt so với trong hố lƣợng tử đó là các đỉnh xuất hiện đối xứng qua đỉnh thấp hơn. Cũng giống nhƣ trong trƣờng hợp hố lƣợng tử nguyên nhân xuất hiện các đỉnh này là do sự dịch chuyển giữa các mini vùng năng lƣợng (dịch chuyển ngoại vùng). Nếu xem xét trƣờng hợp dịch chuyển nội vùng (n = n’) thì dịng âm điện trong
siêu mạng cũng bằng khơng.
Hình 3.3 mơ tả sự phụ thuộc của dòng âm điện vào nhiệt độ và năng lƣợng Fermi trong siêu mạng pha tạp, cũng giống nhƣ trong trƣờng hợp hố lƣợng tử với thế cao vô hạn, sự phụ thuộc này cũng khơng tuyến tính, khi nhiệt độ tăng lên thì dịng âm điện lƣợng tử tăng dần lên và đạt giá trị cực đại tại
T = 48 K, F 0.038eV với q = 3×1011 s-1, nD = 1023 m-3. Tuy nhiên, có một sự
Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ dòng âm điện vào nhiệt độ và năng lượng Fermi với q=3×1011s-1, nD=1023(m-3).
khác biệt so với hố lƣợng tử khi nhiệt độ tăng lên, trong khi ở hố lƣợng tử khi nhiệt độ tăng lên thì dịng âm điện tăng rất nhanh và đạt đến giá trị cực đại, rồi sau đó giảm dần xuống, cịn trong siêu mạng pha tạp thì ngƣợc lại, dịng âm điện tăng đến giá trị cực đại rồi sau đó giảm rất nhanh, và một điều đặc biệt trong cả hố lƣợng tử và siêu mạng pha tạp là các đỉnh cực đại đều nằm ở vị trí nhiệt độ xấp xỉ nhau (ở hố lƣợng tử 50 K còn siêu mạng pha tạp 48 K). Điều này cũng hợp lý vì nguyên nhân xuất hiện các đỉnh là do sự dịch chuyển các mini vùng năng lƣợng, điện tử trong siêu mạng và hố lƣợng tử đƣợc xem là khí điện tử hai chiều.
Hình 3.4 mơ tả sự phụ thuộc của dòng âm điện vào nồng độ pha tạp tại những giá trị khác nhau của tần số sóng âm. Từ hình vẽ ta thấy sự phụ thuộc của dòng âm điện lên nồng độ pha tạp khơng tuyến tính và xuất hiện đỉnh cực đại tại vị trí có nồng độ pha tạp thỏa mãn điều kiện qr kr n n, '(nn'). Khi thay đổi tần số thì dịng âm điện khơng những thay đổi về giá trị của dịng âm điện mà cịn thay đổi cả về vị trí của đỉnh cực đại.
0 2 4 6 x 1023 0 2 4 6 8 10 12 C u rr e n t D e n s it y [ a rb . u n it s ] n D[m-3]
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ dòng âm điện vào nồng độ pha tạp tại những giá trị khác nhau của tần số sóng âm, với 11 1
1 10 ( ) q s (đường liền nét), 11 1 1.2 10 ( ) q s (đường chấm), 11 1 1.4 10 ( ) q s (đường nét đứt). Ở đây