3. Nghiờn cứu chuyển dời phỏt xạ của exciton qua việc nghiờn cứu HQ
1.1.1. Cỏc chế độ giam giữ
Khi phõn tớch số liệu thực nghiệm, ta cần xem xột đến cỏc chế độ giam giữ
khỏc nhau của hạt tải. Trong nghiờn cứu lý thuyết trước đõy [88], tỏc giả Kayanuma đó phõn chia thành ba chế độ giam giữ lượng tử, theo kớch thước như sau:
a >> aB, a ~ aB và a << aB.
Với a là bỏn kớnh của NNTT, aB là bỏn kớnh Bohr exciton của vật liệu.
* Chế độ giam giữ yếu
Trong trường hợp a >> aB, năng lượng liờn kết của một exciton (Eex) lớn hơn
năng lượng lượng tử của cả điện tử và lỗ trống và phổ quang học của NNTT được
xỏc định bởi sự giam giữ lượng tử của khối tõm exciton. Năng lượng chuyển dời
quang học thấp nhất được cho bởi [27]
2 22 2 2 g ex E E Ma π ω = − + (1.2)
Ở đõy Eg là năng lượng vựng cấm của bỏn dẫn khối và M = me + mh. Trường hợp
này gọi là chế độ giam giữ lượng tử yếu và cú thể quan sỏt được trong cỏc tinh thể cú kớch thước đủ lớn.
* Chế độ giam giữ trung gian
Trong trường hợp a ~ aB, lỗ trống chuyển động trong thế năng trung bỡnh của điện tử, do điện tử chuyển động nhanh hơn rất nhiều, vỡ vậy, lỗ trống gần như được định xứ ở tõm của NNTT. Lỗ trống chuyển động xung quanh tõm của tinh thể trong
phạm vi nhỏ hơn rất nhiều so với bỏn kớnh của NNTT. Trạng thỏi cơ bản của
exciton phụ thuộc vào kớch thước của NNTT cú thể được mụ tả giống như một donor định xứ tại tõm của NNTT.
* Chế độ giam giữ mạnh
Trường hợp này tương ứng với cỏc NNTT nhỏ, khi a << aB. Với những
NNTT này, phổ quang học cú thể được xem như phổ chuyển dời giữa cỏc mức năng lượng lượng tử của điện tử và lỗ trống. Tương tỏc Coulomb giữa điện tử và lỗ trống
làm giảm năng lượng của cỏc chuyển dời này một chỳt. Quy tắc chọn lọc chi phối
chuyển dời vựng - vựng giữa cỏc mức lượng tử phụ thuộc kớch thước của vựng dẫn
mức cú cựng số lượng tử. Kết quả là phổ hấp thụ được cho bởi [15] 2 ( ) ( ) 1.8 ω ε = + + − h e v g v v e E E a E a a (1.3)
Ở đõy tương tỏc Coulomb được tớnh trong lý thuyết nhiễu loạn bậc nhất.