Tính toán điều kiện để có sự gia tăng phonon âm (sóng âm) trong bán dẫn khi có mặt trường laser bằng phương pháp phương trình động lượng tử.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

TÍNH TOÁN ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ SỰ GIA TĂNG PHONON ÂM

(SÓNG ÂM) TRONG BÁN DẪN KHI CÓ MẶT TRƯỜNG LASER

BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LƯỢNG TỬ

Người thực hiện : NGUYỄN THỊ THUỲ VÂN

Lớp : 11CVL

Khoá : 2011 – 2015

Ngành : CỬ NHÂN VẬT LÝ

Người hướng dẫn : T.S NGUYỄN VĂN HIẾU

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2015

LỜI CẢM ƠN

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

thầy giáo TS - Nguyễn Văn Hiếu đã giúp em hoàn thành đề tài khoá luận này.

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô giáo trong khoa Vật lý

trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng đã tận tình dạy dỗ em trong quá trình học các môn

đại cương cũng như chuyên ngành.

Em cũng 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 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thùy Vân

Khóa luận tốt nghiệp Lớp 11CVL – Khoa Vật lý

GVHD: TS Nguyễn Văn Hiếu Trang 1

SVTH: Nguyễn Thị Thuỳ Vân

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ.................................................................................................3

A - MỞ ĐẦU ..................................................................................................................4

1. Lý do chọn đề tài .........................................................................................................4

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................4

3. Mục đích nghiên cứu ...................................................................................................4

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

5. Cấu trúc và nội dung của đề tài ...................................................................................4

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

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .........................................................................................6

1. Cấu trúc về bán dẫn .....................................................................................................6

1.1. Cấu trúc bán dẫn có dạng tinh thể ...................................................................6

1.2. Bán dẫn không có cấu trúc dạng tinh thể.........................................................6

1.2.1. Bán dẫn vô định hình và lỏng. ...................................................................6

1.2.2. Bán dẫn dạng thủy tinh. .............................................................................7

2. So sánh bán dẫn với kim loại, điện môi ......................................................................7

3. Phân loại chất bán dẫn.................................................................................................8

3.1. Bán dẫn đơn chất. ............................................................................................8

3.2. Bán dẫn tinh khiết:...........................................................................................8

3.3. Bán dẫn pha tạp................................................................................................9

4. Hàm sóng của electron trong bán dẫn .........................................................................9

5. Năng lượng của electron trong bán dẫn, mật độ trạng thái .......................................10

5.1. Năng lượng của electron trong bán dẫn.........................................................10

5.2. Mật độ trạng thái............................................................................................11

6. Một số hiệu ứng cổ điển trong bán dẫn .....................................................................11

6.1. Các hiệu ứng nhiệt .........................................................................................11

6.2. Hiệu ứng Hall.................................................................................................13

Khóa luận tốt nghiệp Lớp 11CVL – Khoa Vật lý

GVHD: TS Nguyễn Văn Hiếu Trang 2

SVTH: Nguyễn Thị Thuỳ Vân

CHƯƠNG II: PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LƯỢNG TỬ CHO PHONON TRONG BÁN

DẪN KHỐI CÓ MẶT TRƯỜNG ĐIỆN TỪ NGOÀI..................................................15

1. Toán tử Hamiltonian của hệ electron-phonon trong bán dẫn khi có sóng điện từ

ngoài ..............................................................................................................................15

2. Thiết lập phương trình cho ����⃗

(��) = 〈����⃗

+

����⃗

〉�� khi có trường mạnh...........................15

Chương III: TÍNH TOÁN HỆ SỐ VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ SỰ GIA TĂNG

PHONON ÂM TRONG BÁN DẪN KHI CÓ TRƯỜNG SÓNG ĐIỆN TỪ NGOÀI

.......................................................................................................................................30

1. Tốc độ thay đổi phonon khi có trường sóng điện từ ngoài........................................30

2. Biểu thức giải tích của ����⃗

..........................................................................................34

2.1 Trường hợp khí electron suy biến...................................................................34

2.2 Trường hợp khí electron không suy biến........................................................37

C- KẾT LUẬN .............................................................................................................41

D- TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................42