Xem mẫu

QU
TRƢ N

N
O

T

N

N

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

N UYỄN T U

N

N ỨU LÝ T UYẾT VỀ
Á

D

T

ỆU ỨN

Ệ BÁN DẪN MỘT

u nn n
M s :

ƢƠN

LL TRON
ỀU

: Vật lí lí t u ết v vật lí toán
62.44.01.01

O T M TẮT LUẬN ÁN T ẾN S VẬT LÝ

Nội – 2016

ông trình được hoàn thành tại: Trường ại học Khoa học Tự nhiên
– ại học Quốc ia
à Nội.
Người hướng dẫn khoa học:

1. P S. TS. Nguyễn Vũ Nhân
2. TS. ặng Thị Thanh Thủy

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước ội đồng cấp ại học Quốc gia à Nội
chấm luận án tiến sĩ họp tại
………………………………………………………………………
……………......……
………………………………………………………………………
………….………….
Vào hồi …………. giờ …………ngày ……….. tháng …….. năm…..

ó thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm thông tin – Thư viện, ại học Quốc gia à Nội

Mở đầu
1. Lý do c ọn đề t i
iệu ứng all trong bán dẫn khối dưới ảnh hưởng của một
sóng điện từ đã được nghiên cứu chi tiết cho cả các miền từ trường
mạnh và yếu bằng phương pháp phương trình động cổ điển
Boltzmann và phương trình động lượng tử. Tuy nhiên theo chúng tôi
được biết thì các nghiên cứu lý thuyết về hiệu ứng này trong các hệ
thấp chiều ảnh hưởng của sóng điện từ mạnh vẫn còn bỏ ngỏ. Trong
các hệ thấp chiều thì năng lượng và số sóng của hạt bị lượng tử
không chỉ là do thế giam giữ nội tại của vật liệu mà còn là do trường
ngoài, chẳng hạn như do từ trường mạnh (xuất hiện mức Landau).
Trong điều kiện nhiệt độ thấp thì tính lượng tử thể hiện càng mạnh ở
nhiệt độ thấp, đòi hỏi phải sử dụng các lý thuyết lượng tử. Lý thuyết
lượng tử về hiệu ứng all trong ố lượng tử và siêu mạng dưới ảnh
hưởng của một sóng điện từ mạnh đã được nghiên cứu bằng phương
pháp phương trình động lượng tử. ai trường hợp được xem xét là:
từ trường nằm trong mặt phẳng tự do của electron và từ trường vuông
góc với mặt phẳng tự do của electron với hai loại tương tác là tương
tác electron-phonon quang và electron-phonon âm.
Trong số các bán dẫn thấp chiều, bán dẫn dây lượng tử với
các dạng thế khác nhau rất được chú ý. Bán dẫn có cấu trúc dây
lượng tử là hệ điện tử một chiều, nhưng nghiên cứu các dây lượng tử
với các dạng thế khác nhau. ối với bán dẫn dây lượng tử với các
dạng thế khác nhau, các nghiên cứu lượng tử về hiệu ứng all để làm
nổi bật ảnh hưởng của cấu trúc vật liệu lên các đại lượng vật lí đặc
trưng cho hiệu ứng vẫn là một vấn đề chưa được nghiên cứu và giải
quyết. ể hoàn thiện bức tranh hiệu ứng all trong hệ thấp chiều,
chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu "N i n cứu lý t u ết về iệu ứn
all tron các ệ bán dẫn một c iều" để phần nào làm rõ các vấn
đề còn bỏ ngỏ nêu trên.
2. Mục ti u n i n cứu
Xây dựng lý thuyết lượng tử về Hiệu ứng all cho dây lượng tử
hình trụ với hố thế cao vô hạn, dây lượng tử hình chữ nhật với hố thế
cao vô hạn, đồng thời nghiên cứu sự ảnh hưởng của sóng điện từ lên
hiệu ứng all trong dây lượng tử khi từ trường nằm trong mặt phẳng
tự do của electron. húng tôi xét các loại tương tác là tương tác
electron-phonon quang, electron-phonon âm và electron-phonon

1

quang giam cầm.
3. P ƣơn p áp n i n cứu
Trong khuôn khổ của luận án, bài toán về hiệu ứng Hall trong hệ
một chiều dưới ảnh hưởng của một sóng điện từ mạnh được nghiên
cứu bằng phương pháp phương trình động lượng tử. ây là phương
pháp đã được sử dụng tính toán cho nhiều bài toán trong hệ thấp
chiều, như bài toán hấp thụ sóng điện từ các hệ hai chiều, hệ một
chiều, hiệu ứng âm - điện - từ trong hệ hai chiều hiệu ứng Hall trong
các hệ hai chiều dưới ảnh hưởng của sóng điện từ mạnh và đã thu
được những kết quả có ý nghĩa khoa học nhất định.
Ngoài ra còn kết hợp với phương pháp tính số dựa trên phần
mềm Matlab là phần mềm được sử dụng nhiều trong Vật lí cũng như
các ngành khoa học kỹ thuật.
4. Nội dun n i n cứu v p ạm vi n i n cứu
Nội dung nghiên cứu chính của luận án là: trên cơ sở các biểu
thức giải tích của hàm sóng và phổ năng lượng của electron trong
dây lượng tử hình trụ và hình chữ nhật với hố thế cao vô hạn khi đặt
trong điện trường và từ trường vuông góc nhau, chúng tôi xây dựng
toán tử Hamiltonian của hệ electron-phonon tương tác khi có thêm
sóng điện từ đặt vào hệ. Từ Hamiltonian chúng tôi thiết lập phương
trình động lượng tử cho toán tử số electron trung bình khi giả thiết số
phonon không thay đổi theo thời gian. Giải phương trình động lượng
tử chúng tôi thu nhận được số electron trung bình và viết ra được
biểu thức mật độ dòng điện. Thực hiện các phép tính toán giải tích
chúng tôi có biểu thức cho tensor độ dẫn điện, từ trở, hệ số Hall. Từ
các kết quả giải tích chúng tôi thực hiện tính số vẽ đồ thị và thảo
luận đối với các mô hình dây lượng tử hình trụ, dây lượng tử hình
chữ nhật cụ thể. Kết quả tính số được so sánh với các lý thuyết và
thực nghiệm khác được tìm thấy.
5. Ý n ĩa k oa ọc v t ực tiễn của luận án
Về phương pháp, với những kết quả thu được từ việc sử dụng
phương pháp phương trình động lượng tử, luận án góp phần khẳng
định thêm tính hiệu quả và sự đúng đắn của phương pháp này cho
việc nghiên cứu các hiệu all trong các hệ thấp chiều và hoàn thiện
lý thuyết lượng tử về hiệu ứng all trong các hệ bán dẫn thấp chiều.
Bên cạnh đó, sự phụ thuộc của hệ số all vào tham số đặc trưng cho
cấu trúc dây lượng tử có thể được sử dụng làm thước đo, làm tiêu
chuẩn hoàn thiện công nghệ chế tạo vật liệu cấu trúc nano ứng dụng

2

trong các thiết bị điện tử siêu nhỏ, thông minh và đa năng hiện nay.
6. ấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các công trình liên quan đến
luận án đã công bố, các tài liệu tham khảo và phụ lục, phần nội dung của
luận án gồm 4 chương, 13 mục, 8 tiểu mục với 2 bảng biểu, 2 hình vẽ, 30
đồ thị, tổng cộng 129 trang. Nội dung của các chương như sau:
hương 1 trình bày về lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong
bán dẫn khối và Tổng quan về hệ một chiều.
hương 2 nghiên cứu lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong
dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn dưới ảnh hưởng của
một sóng điện từ mạnh.
hương 3 nghiên cứu lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong
dây lượng tử hình trụ với thế cao vô hạn dưới ảnh hưởng của một
sóng điện từ mạnh.
hương 4 nghiên cứu lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong
dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn dưới ảnh hưởng của
một sóng điện từ mạnh.
7. ác kết quả n i n cứu c ín t u đƣợc trong luận án:
ác kết quả nghiên cứu của luận án được công bố trong 06 công trình
dưới dạng các bài báo, báo cáo khoa học đăng trên các tạp chí và kỷ yếu hội
nghị khoa học quốc tế và trong nước. ác công trình này gồm: 03 bài trong
tạp chí chuyên ngành quốc tế có S OPUS/S (01 bài đăng trong tạp chí
International Journal of Physical and Mathematical Sciences - World
Academy of Science, Engineering and Technology (Singapore), 01 bài chấp
nhận đăng trong tạp chí International Journal of Physical and
Mathematical Sciences - World Academy of Science, Engineering and
Technology (Thái Lan), 01 bài đăng trong tạp chí Journal of Physics:
Conference Series); 03 bài đăng tại các tạp chí chuyên ngành trong nước
(02 bài trong tạp chí VNU Journal of Science, Mathematics – Physics của
ại học Quốc gia à Nội, 01 bài trong tạp chí Nghiên cứu khoa học và
công nghệ quân sự của Viện Khoa học và ông nghệ Quân sự).
ƣơn 1: T u ết lƣợn tử về iệu ứn
all tron bán dẫn k i
v tổn quan về ệ một c iều
1.1. Lý t u ết lƣợn tử về iệu ứn
all tron bán dẫn k i
Xuất phát từ amiltonian tương tác của hệ điện tử- phonon trong
bán dẫn khối

3

nguon tai.lieu . vn