Hiệu ứng âm điện từ trong hố lượng tử.

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

----------

NGUYỄN THỊ THÙY TRANG

HIỆU ỨNG ÂM ĐIỆN TỪ TRONG HỐ

LƯỢNG TỬ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

SƯ PHẠM VẬT LÝ

2

A – MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Ngày nay, có thể ta tình cờ nghe một vấn đề nào đó hoặc một sản phẩm nào đó

có liên quan đến hai chữ “nano”. Ở khoảng nửa thế kỉ trước, đây thực sự là một vấn

đề mang nhiều sự hoài nghi về tính khả thi, nhưng trong thời đại ngày nay ta có thể

thấy được công nghệ nano đã trở thành một vấn đề hết sức thời sự và được sự quan

tâm nhiều của các nhà khoa học nói riêng và của công chúng nói chung. Vậy công

nghệ nano là gì? Tìm hiểu một định nghĩa ngắn gọn thật không đơn giản.

Công nghệ nano được hiểu một cách tổng quát là ngành công nghệ tạo ra các

vật liệu, linh kiện và hệ thống linh kiện có các tính chất mới, nổi trội nhờ vào kích

thước nanomet, đồng thời điều khiển được các tính chất và chức năng của chúng ở

kích thước nano.Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật trong những năm gần đây,

những nghiên cứu về các hệ vật lý bán dẫn thấp chiều có cấu trúc nano khác nhau

đã không ngừng phát triển và thu được nhiều thành tựu đáng kể. Trong các hệ bán

dẫn thấp chiều, tính chất quang của lớp vật liệu này khác với bán dẫn khối do hiệu

ứng giam giữ các hạt tải điện dẫn đến phản ứng khác biệt của hệ điện tử trong các

cấu trúc lượng tử đối với các kích thích bên ngoài. Có thể nói hệ bán dẫn thấp chiều

là một trạng thái độc đáo của vật liệu, nó cho phép chế tạo rất nhiều loại sản phẩm

với những tính chất hoàn toàn mới rất cần thiết cho những nghành công nghệ cao.

Trong các hệ bán dẫn thấp chiều, chúng ta bắt gặp một cấu trúc đặc biệt đó là

cấu trúc hai chiều hay nói cách khác là hệ hai chiều. Trong hệ hai chiều các hạt

mang điện sẽ bị giam giữ theo một chiều nào đó và chuyển động tự do theo hai

chiều còn lại. Hố lượng tử là một trong những cấu trúc của hệ hai chiều thường

được tạo ra bởi các lớp chuyển tiếp giữa các vật liệu có vùng cấm khác nhau. Hố

lượng tử chỉ thực sự được sự quan tâm khi cấu trúc đó được tạo ra cùng với sự ra

đời của một loạt các công trình nghiên cứu có giá trị về nó, hiệu ứng âm điện từ là

một trong những công trình nghiên cứu đó.

Hiệu ứng âm điện từ trong hố lượng tử được khảo sát với sóng âm có bước

sóng =2π/q nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình ℓ của điện tử và trong miền

siêu âm qℓ>>1 (ở đây q là số sóng âm). Biểu thức giải tích của dòng âm điện từ

3

j

AME được tính toán bằng cách sử dụng phương pháp phương trình động Boltzmann

cho điện tử tương tác với sóng âm trong trường hợp thời gian phục hồi xung lượng

 xấp xỉ là hằng số và khí điện tử không suy biến. Hiệu ứng âm điện từ được tiên

đoán bằng lý thuyết lần đầu tiên bởi Grinberg và Kramer trong bán dẫn lưỡng cực

và được đo bằng thực nghiệm trong bán dẫn Bi bởi Yamada. Trong thời gian qua đã

có nhiều sự chú ý trong việc nghiên cứu và phát hiện hiệu ứng này. Hiệu ứng này

khác với các hiện tượng động khác (chẳng hạn độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt, hiệu ứng

điện-nhiệt-từ...) mà trong đó tương tác giữa điện tử-phonon được lấy trung bình

theo vùng rộng các vectơ sóng phonon. Việc nghiên cứu hiệu ứng này rất quan

trọng bởi vì nó giúp chúng ta hiểu hơn các tính chất điện, từ trong vật liệu, và các

đặc tính của hố lượng tử.

Như vậy, hiệu ứng âm điện từ sẽ tạo ra những tính chất đặc biệt cho cấu trúc

của hố lượng tử, đây là một vấn đề đang được nhiều người quan tâm và tìm hiểu.

Chính vì thế mà tôi quyết định chọn đề tài: “HIỆU ỨNG ÂM ĐIỆN TỪ TRONG

HỐ LƯỢNG TỬ” làm đề tài nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp của mình.

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

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

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

dòng âm điện từ và trường âm điện từ trong hố lượng tử.

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, các tính chất và về hiệu ứng âm điện từ trong hố

lượng tử. Từ đó xây dựng một tài liệu tổng quan nhất về hiệu ứng âm điện từ trong

hố lượng tử.

4. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu gồm: nghiên cứu tổng quan về lý thuyết, xây dựng

công thức, tính toán và tổng hợp ý kiến của các chuyên gia.

5. Cấu trúc và nội dung của đề tài

A – Mở đầu

B – Nội dung

Chương I : Tổng quan về hố lượng tử

4

Chương II : Thiết lập phương trình động Boltzmann

Chương III : Biểu thức giải tích trường âm điện từ trong hố lượng tử

Chương IV : Tính toán số và vẽ đồ thị lý thuyết cho hố lượng tử

GaAs/GaAsAl

C – Kết luận

Các tài liệu tham khảo