Hiệu ứng âm điện từ trong dây lượng tử.

Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa vật lý

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Hiếu Trang 1

SVTH: Lâm Thị Tường Vi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH CỬ NHÂN VẬT LÝ

Đề tài:

HIỆU ỨNG ÂM ĐIỆN TỪ TRONG DÂY LƯỢNG TỬ

Người hướng dẫn:

ThS. Nguyễn Văn Hiếu

Người thực hiện:

Lâm Thị Tường Vi

Đà Nẵng, tháng 5/2013

Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa vật lý

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Hiếu Trang 2

SVTH: Lâm Thị Tường Vi

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm đề tài, em xin chân thành cảm ơn sự chỉ dẫn nhiệt tình của

thầy giáo Thạc sĩ-Nguyễn Văn Hiếu đã giúp em hoàn thành đề tài luận văn này.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Vật lý đã tận tình dạy dỗ

em trong quá trình học các môn đại cương cũng như chuyên ngành.

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên của gia đình, bạn bè đã giúp đỡ

em trong quá trình làm đề tài cũng như trong học tập.

Em đã cố gắng để hoàn thành đề tài của mình. Do thời gian và trình độ còn hạn

chế nên trong quá trình làm đề tài cũng không tránh được thiếu sót. Em rất mong nhận

được ý kiến đóng góp của thầy cô và toàn thể các bạn để đề tài của em thêm hoàn

thiện.

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 05 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Lâm Thị Tường Vi

Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa vật lý

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Hiếu Trang 3

SVTH: Lâm Thị Tường Vi

MỤC LỤC

A. MỞ ĐẦU....................................................................................................................3

1. Lý do chọn đề tài........................................................................................................3

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................................5

3. Mục đích nghiên cứu.................................................................................................5

4. Phương pháp nghiên cứu..........................................................................................5

5. Cấu trúc của nội dung của đề tài .............................................................................5

B. NỘI DUNG ................................................................................................................6

CHƯƠNG I – TỔNG QUAN VỀ DÂY LƯỢNG TỬ ................................................6

1.1 Cấu trúc dây lượng tử.............................................................................................6

1.1.1 . Dây lượng tử bán dẫn ...........................................................................................6

1.1.2. Cấu trúc dây lượng tử............................................................................................7

1.2 Năng lượng và hàm sóng của điên tử trong dây lượng tử cao vô hạn................8

1.2.1 Năng lượng và hàm sóng của điện tử trong dây lượng tử khi không có mặt của

từ trường. .........................................................................................................................8

1.2.1.1 Năng lượng và hàm sóng của điện tử trong dây lượng tử hình chữ nhật. ..........8

1.2.1.2 Năng lượng và hàm sóng của điện tử trong dây lượng tử hình trụ. ................13

1.2.2 Năng lượng và hàm sóng của điện tử trong dây lượng tử khi có mặt của từ

trường. ...........................................................................................................................19

1.2.2.1 Năng lượng và hàm sóng của điện tử trong dây lượng tử hình chữ nhật. .........20

1.2.2.2 Năng lượng và hàm sóng của điện tử trong dây lượng tử hình trụ. ..................20

1.3 Năng lượng và hàm sóng của điện tử trong dây lượng tử hố thế parabol .......22

1.4 Mật độ trạng thái dây lượng tử............................................................................27

CHƯƠNG II – THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG BOLTZMANN..............31

CHƯƠNG III - BIỂU THỨC GIẢI TÍCH TRƯỜNG ÂM ĐIỆN TỪ TRONG

DÂY LƯỢNG TỬ........................................................................................................36

3.1 Dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn ................................................36

3.2 Dây lượng tử hình trụ với thế cao vô hạn .........................................................41

C.KẾT LUẬN. .............................................................................................................47

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................................48

Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa vật lý

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Hiếu

SVTH: Lâm Thị Tường Vi Trang 3

A. MỞ ĐẦU

1.Lý do chọn đề tài

Ngày nay, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người; ngành công nghệ

nano 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 toán học, 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.

Trong một vài thập kỷ cuối cùng của thế kỷ XX, những thay đổi cơ bản của vật

lý chất rắn được đặc trưng bởi sự chuyển hướng mạnh mẽ từ nghiên cứu các vật liệu

khối (3D) sang các vật liệu có cấu trúc thấp chiều hơn như vật liệu có cấu trúc giới hạn

2 chiều (2D) (trong đó các hạt mang điện (electron và lỗ trống) chỉ chuyển động tự do

theo hai chiều như hố lượng tử, siêu mãng); cấu trúc một chiều (1D) (trong đó các hạt

chuyển động tự do theo một chiều như dây lượng tử) và cấu trúc không chiều (0D) (với

sự giam giữ hạt mang điện theo cả ba chiều như chấm lượng tử) được nhiều nhà vật lý

quan tâm bởi những đặc tính ưu việt mà cấu trúc tinh thể 3 chiều không có được. Các

nghiên cứu chỉ ra một điều hết sức thú vị đó là khi giảm kích thước vật liệu xuống hay

trong các vật liệu bị giới hạn về kích thước này hầu hết các tính chất của hệ điện tử

thay đổi, đặc biệt là xuất hiện một số tính chất mới. Các chiều ở đây là được so với

bước sóng De Broglie của hạt tải. Khi giải tìm nghiệm của phương trình schrodinger

cho thấy số chiều của hệ đóng vai trò quan trọng trong phổ năng lượng của hệ.

Trong các hệ bán dẫn thấp chiều, dây lượng tử (quantum wires) là một cấu trúc

đặc biệt thuộc hệ cấu trúc bán dẫn một chiều ( one-dimension systems). Trong dây