Hấp thụ phi tuyến sóng điện từ mạnh biến điệu theo biên độ bởi điện tử giam cầm trong siêu mạng hợp

Hấp thụ phi tuyến sóng điện từ mạnh biến điệu

theo biên độ bởi điện tử giam cầm trong siêu

mạng hợp phần (trường hợp tán xạ điện tử￾phonon quang)

Đỗ Thị Anh Trúc

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Luận văn Thạc sĩ ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán; Mã số: 60 44 01

Người hướng dẫn: TS. Đinh Quốc Vương

Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Giới thiệu về siêu mạng hợp phần và bài toán về hệ số hấp thụ sóng điện từ

trong bán dẫn khối. Phương trình động lượng tử và biểu thức giải tích của hệ số hấp

thụ phi tuyến sóng điện mạnh biến điệu theo biên độ từ bởi điện tử giam cầm trong

siêu mạng hợp phần (trường hợp tán xạ - điện tử phonon quang). Tính toán số và vẽ

đồ thị các kết quả lý thuyết cho siêu mạng hợp phần GaAs - Al0.3Ga0.7As.

Keywords: Vật lý toán; Sóng điện từ; Siêu mạng hợp phần; Hấp thụ phi tuyến

Content

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Cuối những năm 80 của thế kỷ trước, các thành tựu của khoa học vật lý được đặc trưng

bởi sự chuyển hướng đối tượng nghiên cứu chính từ các vật liệu bán dẫn khối sang bán dẫn thấp

chiều. Việc chuyển từ hệ bán dẫn khối sang các hệ bán dẫn thấp chiều trong đó có siêu mạng đã

làm thay đổi hàng loạt các tính chất vật lý cả định lượng lẫn tính mới mẻ đặc thù của hệ thấp

chiều. Với sự phát triển của vật lý chất rắn đã cho phép tạo ra nhiều hệ các cấu trúc thấp chiều.

Trong số các vật liệu mới đó, các nhà vật lý đặc biệt chú ý tới bán dẫn siêu mạng. Bởi vì bán

dẫn siêu mạng có nhiều ưu điểm là do có thể dễ dàng điều chỉnh các tham số, từ đó có thể tạo ra

các bán dẫn siêu mạng có đặc trưng cấu trúc và các hiệu ứng đáp ứng những yêu cầu và mục

đích sử dụng khác nhau.

Trên lĩnh vực nghiên cứu lý thuyết, các bài toán hấp thụ phi tuyến sóng điện từ mạnh

bởi điện tử tự do trong bán dẫn khối bằng phương pháp phương trình động lượng tử đã được

nghiên cứu, bài toán hấp thụ tuyến tính sóng điện từ mạnh bởi điện tử giam cầm bằng phương

2

pháp Kubo-Mori và lý thuyết nhiễu loạn đã được nghiên cứu trong hệ thấp chiều như siêu mạng

hợp phần, hố lượng tử, siêu mạng pha tạp. Nhưng bài toán hấp thụ phi tuyến sóng điên từ mạnh

biến điệu theo biên độ bởi điện tử giam cầm trong siêu mạng hợp phần vẫn còn là một đề tài để

mở. Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn nghiên cứu đề tài:

“Hấp thụ phi tuyến sóng điện từ mạnh biến điệu theo biên độ bởi điện tử giam cầm trong siêu

mạng hợp phần (trường hợp tán xạ điện tử - phonon quang)”.

2. Về phƣơng pháp nghiên cứu:

- Trong luận văn này sử dụng phương pháp phương trình động lượng tử cho điện tử để

giải quyết. Đây là phương pháp được sử dụng nhiều khi nghiên cứu các hệ thấp chiều và cho

hiệu quả cao.

- Sử dụng phần mềm Matlab 7.0 để tính số và vẽ đồ thị.

3. Về mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:

Mục đích: Nghiên cứu sự hấp thụ phi tuyến sóng điện từ mạnh biến điệu theo biên độ

bởi điện tử giam cầm trong siêu mạng hợp phần (trường hợp tán xạ điện tử - phonon quang)

Đối tượng: Siêu mạng hợp phần.

Phạm vi: Tính hệ số hấp thụ phi tuyến sóng điện từ mạnh biến điệu theo biên độ

(trường hợp tán xạ điện tử - phonon quang).

4. Cấu trúc của khóa luận:

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, khóa luận được chia làm 3

chương, 7 mục, 7 hình vẽ tổng cộng là 64 trang:

Chƣơng 1: Giới thiệu về siêu mạng hợp phần và bài toán về hệ số hấp thụ sóng điện

từ trong bán dẫn khối.

Chƣơng 2: Phương trình động lượng tử và biểu thức giải tích của hệ số hấp thụ phi

tuyến sóng điện mạnh biến điệu theo biên độ từ bởi điện tử giam cầm trong siêu mạng hợp

phần (trường hợp tán xạ - điện tử phonon quang).

Chƣơng 3: Tính toán số và vẽ đồ thị các kết quả lý thuyết cho siêu mạng hợp phần

GaAs - Al0.3Ga0.7As .

Trong đó chương 2 và chương 3 là hai chương chứa đựng những kết quả chính của

luận văn.

Các kết quả thu được của luận văn cho thấy, hệ số hấp thụ sóng điện từ phụ thuộc

phi tuyến vào các thông số của hệ như nhiệt độ T, cường độ điện trường E0, tần số sóng

điện từ. Ngoài ra, hệ số hấp thụ sóng điện từ còn phụ thuộc phi tuyến vào các đại lượng