Hiệu ứng âm điện trong dây lượng tử.

Khóa luận tốt nghiệp - 1 - Khoa Vật Lý

GVHD : Th.S Trần Bá Nam SVTH : Nguyễn Văn Hưng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

----------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ

Đề tài:

HIỆU ỨNG ÂM ĐIỆN TRONG DÂY LƯỢNG TỬ

Người hướng dẫn:

ThS. Trần Bá Nam

Người thực hiện:

Nguyễn Văn Hưng

Đà Nẵng, tháng 5/2013

Khóa luận tốt nghiệp - 2 - Khoa Vật Lý

GVHD : Th.S Trần Bá Nam SVTH : Nguyễn Văn Hưng

A – MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Chúng ta đã biết, khởi đầu những thành công rực rỡ của vật lý bán dẫn vào

thập niên 50, 60 của thế kỷ trước. Đặc biệt, việc tìm ra dị cấu trúc bán dẫn thấp

chiều từ thập kỷ 70 của thế kỷ trước đã tạo tiền đề cho việc phát triển ngành công

nghệ nano bây giờ, đã có những bước tiến lớn trong việc nghiên cứu và tạo ra

những sản phẩm được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như công nghiệp điện

tử- quang tử (transitor đơn điện tử, các linh kiện chấm lượng tử, vi xử lý tốc độ

nhanh, senso, laser, linh kiện lưu trữ thông tin…), công nghiệp hóa học (xúc tác,

hấp thụ chất màu…), năng lượng (pin hidro, pin liti, pin mặt trời), y-sinh học và

nông nghiệp ( thuốc chữa bệnh nano, mô nhân tạo, thiết bị chuẩn đoán và điều

trị…), hàng không - vũ trụ -quân sự (vật liệu siêu bền, siêu nhẹ, chịu nhiệt, chịu

bức xạ…), môi trường ( khử độc, vật liệu nano xốp,mô quản dùng để lọc

nước…). Vậy công nghệ nano là một lĩnh vực khoa học và công nghệ mới và là

một khoa học liên ngành, bao gồm vật lý, hóa học, y-sinh học, khoa học đời sống

và một loạt các công cụ cụ thể khác. Như vậy, để phát triển công nghệ nano cần

có một nền khoa học phát triển, sự đầu tư lớn và đồng bộ trong nhiều lĩnh vực.

Khi kích thước của vật dẫn giảm xuống một cách đáng kể theo 1 chiều, 2

chiều hoặc cả 3 chiều thì các tính chất vật lí: tính chất cơ, nhiệt, điện từ, quang

thay đổi một cách đột ngột. Chính điều đó đã làm cho khoa học bán dẫn thấp

chiều và các hiệu ứng động trong bán dẫn thấp chiều thu hút được nhiều nhà khoa

học quan tâm.

Khi sóng âm được hấp thụ bởi vật dẫn, sự truyền động lượng và năng

lượng từ sóng âm đến cho các điện tử trong vật dẫn làm xuất hiện một hiệu ứng

gọi là hiệu ứng âm điện. Hiệu ứng âm điện tạo ra dòng âm điện jac nếu mạch kín

và tạo ra một trường âm điện không đổi

ac E

nếu mạch hở. Việc nghiên cứu hiệu

ứng này là rất quan trọng vì nó đóng một vai trò quan trọng để hiểu các tính chất

điện trong dây lượng tử. Việc nghiên cứu Hiệu ứng âm điện (Acoustoelectric

effects) trong bán dẫn khối đã nhận được nhiều sự chú ý trong thời gian qua.

Ta biết rằng trong hệ thấp chiều (QW, siêu mạng, dây lượng tử….), sự

chuyển động của electron bị giới hạn trong 1 chiều hoặc 2 chiều, vì vậy chúng có

Khóa luận tốt nghiệp - 3 - Khoa Vật Lý

GVHD : Th.S Trần Bá Nam SVTH : Nguyễn Văn Hưng

thể chuyển động tự do trong 2 chiều hoặc 1 chiều. Sự giam giữ electron trong hệ

thấp chiều làm thay đổi các tính chất của electron một cách rõ ràng. Kết quả này

gây ra một số hiện tượng mới liên quan đến sự giảm số chiều của mẫu chất. Ví dụ

như tương tác giữa electron và phonon, tính chất điện, tính chất quang cũng được

nghiên cứu trong hệ thấp chiều. Chúng tôi nghĩ rằng sự giam giữ electron trong

hệ thấp chiều cũng ảnh hưởng đến hiệu ứng âm điện. Đặc biệt, trong hệ một chiều

dây lượng tử.

Hiệu ứng âm điện AE được nghiên cứu bởi lí thuyết trong ống một chiều,

trong siêu mạng. Gần đây, dòng âm điện được đo bởi thí nghiệm trong hệ hai

chiều (hố lượng tử, siêu mạng) trong ống nano cacbon. Tuy nhiên trong dây

lượng tử, hiệu ứng âm điện vẫn mở ra cho một hướng nghiên cứu mới. Vì vậy

chúng tôi đã chọn đề tài : “Hiệu ứng âm điện trong dây lượng tử”.

Trong khóa luận này bằng cách sử dụng phương trình động Boltzman,

chúng tôi tập trung nghiên cứu về hiệu ứng âm điện trong dây lượng tử. Chúng

tôi tính toán hiệu ứng này trong dây lượng tử cho trường hợp thời gian phục hồi

xung lượng của electron không phụ thuộc vào năng lượng và xét đối với khí điện

tử không suy biến. Chúng tôi sẽ chỉ ra sự phụ thuộc của dòng âm điện lên các

tham số của dây lượng tử như là chiều dài của dây, các chỉ số mức năng lượng,

tần số sóng âm bên ngoài và nhiệt độ của hệ là không tuyến tính.

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu : Hiệu ứng âm điện trong dây lượng tử.

- Phạm vi nghiên cứu : Các đặc điểm về cấu trúc, phổ năng lượng, mật độ

trạng thái của dây lượng tử, mật độ dòng âm điện trong dây lượng tử với khí

không suy biến.

3. Mục đích nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu các đặc điểm về cấu trúc

phổ năng lượng, mật độ trạng thái của điện tử trong dây lượng tử, nghiên cứu về

hiệu ứng âm điện trong dây lượng tử với khí điện tử không suy biến. Từ đó, xây

dựng một tài liệu tổng quan nhất về hiệu ứng âm điện trong dây lượng tử.

4. Phương pháp nghiên cứu