Phộp gần đỳng khối lượng hiệu dụng ứng dụng cho mụ hỡnh nhiều vựng

Một phần của tài liệu NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA CÁC CHẤM LƯỢNG TỬ CdSe, CdSeZnS VÀ CdSeZnSeZnS (Trang 31 - 33)

3. Nghiờn cứu chuyển dời phỏt xạ của exciton qua việc nghiờn cứu HQ

1.1.2. Phộp gần đỳng khối lượng hiệu dụng ứng dụng cho mụ hỡnh nhiều vựng

Phương trỡnh (1.3) rất đơn giản. Tuy nhiờn, trong thực tế khụng cú chất bỏn

dẫn nào cú vựng dẫn và vựng húa trị cú dạng parabol đơn giản như vậy. Hỡnh 1.1 trỡnh bày cấu trỳc vựng năng lượng điển hỡnh của cỏc chất bỏn dẫn cú mạng đối

xứng lập phương hay giả kẽm như GaAs, InAs, CdSe, CdTe, CdS, và InSb. Vựng

dẫn chỉ cú dạng parabol ở lõn cận đỏy vựng. Đỉnh vựng húa trị bao gồm cỏc vựng con suy biến bậc 4, Γ8, miờu tả sự tỏn sắc của cỏc nhỏnh lỗ trống nhẹ và nặng đối

với vộc tơ súng k khỏc khụng và vựng con bị tỏch ra do tương tỏc spin – quỹ đạo Γ7.

Mụ hỡnh gần đỳng Parabol

Hỡnh 1.1. Cấu trỳc vựng năng lượng của bỏn dẫn khối vựng cấm thẳng đối với cấu

trỳc tinh thể dạng lập phương hay lập phương giả kẽm và bờ vựng tại điểm Γ của vựng Brillouin. Cỏc hỡnh hộp thể hiện vựng cú thể ỏp dụng được cỏc mụ hỡnh khỏc

Phộp gần đỳng vựng cú dạng parabol đơn giản chỉ miờu tả một cỏch định tớnh,

chứ khụng cho ta một sự miờu tả định lượng, về cỏc tớnh chất quang của cỏc bỏn dẫn

thực. Tớnh chất quang của cỏc NNTT nhỏ bắt nguồn từ chuyển dời giữa cỏc mức

lượng tử phụ thuộc kớch thước của điện tử và lỗ trống, nờn khi tớnh toỏn năng lượng

của những mức này, ta phải tớnh đến cấu trỳc vựng thực của chất bỏn dẫn.

Nếu chỉ quan tõm đến tớnh chất của lỗ trống ở lõn cận đỉnh vựng húa trị thỡ mụ hỡnh Luttinger & Kohn (LK) khỏ thớch hợp. Trong gần đỳng đối xứng hỡnh cầu, mụ hỡnh của Luttinger & Kohn [62] chỉ chứa hai tham số, L

l γ và γL, xỏc định khối lượng hiệu dụng của lỗ trống nhẹ (LH), ) 2 ( 0 L L l lh m m γ γ + = và lỗ trống nặng (HH) ) 2 ( 0 L L l hh m m γ γ −

= , với mo là khối lượng của điện tử tự do. Cỏc mức lỗ trống trong

[36] đó được tớnh theo mụ hỡnh này. Tuy nhiờn, cỏc mức kớch thớch của lỗ trống khụng được mụ tả một cỏch thớch hợp theo mụ hỡnh này. Efros và cộng sự đó tớnh đến toàn bộ cả ba vựng lỗ trống, đú là mụ hỡnh sỏu vựng. Tuy nhiờn, mụ hỡnh 6 vựng đó khụng tớnh đến tương tỏc giữa vựng dẫn và vựng húa trị, mà lại xem xột cỏc

mức năng lượng của điện tử và lỗ trống bị giam giữ một cỏch độc lập đối với nhau. Trực giỏc và thực nghiệm cú thể cho thấy đõy là cỏch tiếp cận tốt đối với bỏn dẫn cú

vựng cấm rộng như CdSe và CdS, nhưng chắc chắn sẽ khụng thớch hợp đối với bỏn

dẫn vựng cấm hẹp khi vựng dẫn và vựng húa trị liờn kết mạnh với nhau. Phộp gần

đỳng khối lượng hiệu dụng nhiều vựng được sử dụng cho bỏn dẫn vựng cấm hẹp được đề xuất bởi Pidgeon và Brown (PB) [72] để mụ tả cỏc mức Landau trong InSb và được sử dụng thành cụng cho tất cả chất bỏn dẫn cú cấu trỳc tinh thể giả kẽm

khỏc. Mụ hỡnh 8 vựng này, trong đú cú tớnh đến đồng thời tỏn sắc điện tử và lỗ trống

nhẹ khụng cú dạng parabol và cấu trỳc phức tạp của vựng húa trị, miờu tả cấu trỳc

vựng năng lượng ở lõn cận điểm Γ của vựng Brillouin (xem hỡnh 1.1). Tầm quan

trọng của mụ hỡnh này đối với mức năng lượng cú đối xứng thấp nhất trong cỏc

NNTT hỡnh cầu cũng được hai tỏc giả Sercel & Vahala chỉ ra [53]. Gần đõy,

tử của điện tử và lỗ trống theo mụ hỡnh PB đó được phỏt triển [9], [32] và đó được

ỏp dụng thành cụng để miờu tả NNTT cú vựng cấm hẹp như InAs [32].

Một phần của tài liệu NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA CÁC CHẤM LƯỢNG TỬ CdSe, CdSeZnS VÀ CdSeZnSeZnS (Trang 31 - 33)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(167 trang)