Các Hiệu Ứng Động Và Âm - Điện Tử Trong Các Hệ Điện Tử Thấp Chiều

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:150

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án trình bày tổng quan về hệ hai chiều (hố lượng tử và siêu mạng) và hiệu ứng âm điện từ trong bán dẫn khối; nghiên cứu dòng âm điện phi tuyến trong hố lượng tử với thế cao vô hạn; nghiên cứu dòng âm điện phi tuyến trong siêu mạng pha tạp,.... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Các Hiệu Ứng Động Và Âm - Điện Tử Trong Các Hệ Điện Tử Thấp Chiều

Möc löc 1 GIÎI THIU TÊNG QUAN H THP CHIU V PH×ÌNG PHP NGHIN CÙU 21 1.1 Sü l÷ñng tû ho¡ do gi£m k½ch th÷îc . . . . . . . . . . . . 21 1.2 H m sâng v phê n«ng l÷ñng cõa i»n tû trong c¡c c§u tróc h» th§p chi·u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.2.1 H» hai chi·u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.2.2 H» mët chi·u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.2.3 H» khæng chi·u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.3 Hi»u ùng ëng trong b¡n d¨n. Ph÷ìng ph¡p Kubo-Mori . 34 1.3.1 Hi»u ùng ëng trong b¡n d¨n . . . . . . . . . . . . 34 1.3.2 Cæng thùc Kubo-Mori cho tenxì ë d¨n . . . . . . 35 1.4 Hi»u ùng ¥m - i»n tû trong b¡n d¨n. Ph÷ìng tr¼nh ëng l÷ñng tû cho phonon . . . . . . . . . . 41 1.4.1 Hi»u ùng ¥m - i»n tû trong b¡n d¨n . . . . . . . . 41 1.4.2 Ph÷ìng tr¼nh ëng l÷ñng tû cho phonon . . . . . . 43 2 HIU ÙNG ËNG: HP THÖ SÂNG IN TØ YU BÐI IN TÛ GIAM CM TRONG CC H THP CHIU 52 2.1 V· sü h§p thö sâng i»n tø trong c¡c h» b¡n d¨n th§p chi·u 52 2.2 nh h÷ðng hi»u ùng giam c¦m cõa phonon l¶n sü h§p thö sâng i»n tø y¸u bði i»n tû giam c¦m trong Hè l÷ñng tû 55 2.2.1 Tr÷íng hñp khæng câ m°t tø tr÷íng . . . . . . . . 57 2.2.2 Tr÷íng hñp câ m°t tø tr÷íng . . . . . . . . . . . . 61 2.3 Sü h§p thö sâng i»n tø y¸u bði i»n tû giam c¦m trong d¥y l÷ñng tû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 1
2.3.1 Tr÷íng hñp khæng câ m°t tø tr÷íng . . . . . . . . 68 2.3.2 Tr÷íng hñp câ m°t tø tr÷íng . . . . . . . . . . . . 72 3 HIU ÙNG M-IN TÛ: CËNG H×ÐNG THAM SÈ GIÚA PHONON M V PHONON QUANG TRONG CU TRÓC DY L×ÑNG TÛ 81 3.1 T÷ìng t¡c v bi¸n êi tham sè giúa phonon ¥m v phonon quang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.2 Ph÷ìng tr¼nh ëng l÷ñng tû cho phonon ¥m, phonon quang 82 3.3 Cëng h÷ðng tham sè giúa phonon ¥m v phonon quang . . 86 4 HIU ÙNG M - IN TÛ: GIA TNG PHONON TRONG CU TRÓC DY L×ÑNG TÛ 90 4.1 Biºu thùc têng qu¡t cho h» sè h§p thö phonon ¥m trong c§u tróc d¥y l÷ñng tû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 4.1.1 H» sè h§p thö phonon ¥m trong tr÷íng hñp h§p thö mët photon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.1.2 H» sè h§p thö phonon ¥m trong tr÷íng hñp h§p thö nhi·u photon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 4.2 Gia t«ng phonon ¥m trong c§u tróc d¥y l÷ñng tû h¼nh trö 105 4.2.1 Gia t«ng phonon ¥m trong d¥y l÷ñng tû h¼nh trö vîi hè th¸ cao væ h¤n . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 4.2.2 Gia t«ng phonon ¥m trong d¥y l÷ñng tû h¼nh trö vîi hè th¸ parabol . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 4.2.3 Gia t«ng phonon ¥m trong d¥y l÷ñng tû h¼nh trö vîi hè th¸ cao væ h¤n °t trong tø tr÷íng . . . . . 113 4.2.4 Gia t«ng phonon ¥m trong d¥y l÷ñng tû h¼nh trö vîi hè th¸ mët chi·u l parabol mët chi·u l h¼nh vuæng trong tø tr÷íng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 4.3 Gia t«ng phonon cho c§u h¼nh d¥y l÷ñng tû h¼nh chú nhªt vîi hè th¸ cao væ h¤n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 KT LUN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 DANH MÖC CC CÆNG TRNH LIN QUAN N LUN N . . . . 137 TI LIU THAM KHO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 PHÖ LÖC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 2
Danh s¡ch h¼nh v³ 1.1 q Phê n«ng l÷ñng cõa m ng mäng l÷ñng tû hâa do gi£m k½ch th÷îc; p = p2x + p2y l ëng l÷ñng trong m°t ph¯ng cõa m ng mäng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.2 Mæ h¼nh ho¡ vòng n«ng l÷ñng: (a) èi vîi dà ti¸p xóc; (b) èi vîi h ng r o th¸; (c) èi vîi hè l÷ñng tû. . . . . . . . . 25 1.3 Mªt ë tr¤ng th¡i trong c¡c h» i»n tû 2, 3 chi·u . . . . . 27 1.4 Mæ h¼nh c§u tróc hè l÷ñng tû. L l ë d¦y lîp vªt li»u 2 - ë rëng hè l÷ñng tû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.5 Mæ h¼nh ho¡ hè th¸ vuæng gâc. ë cao cõa hè coi nh÷ væ h¤n, ë rëng cõa hè l L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.1 C¡c ÷íng cong phö thuëc cõa G(ω), G+ (ω), G− (ω) v o 0 n«ng l÷ñng ~ω cõa sâng i»n tø y¸u ùng vîi L = 60A . Tr÷íng hñp khæng câ tø tr÷íng. . . . . . . . . . . . . . . . 60 2.2 C¡c ÷íng cong phö thuëc cõa G(ω) v o c¡c gi¡ trà kh¡c nhau cõa ë rëng hè l÷ñng tû L. Tr÷íng hñp khæng câ tø tr÷íng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2.3 ÷íng cong phö thuëc cõa G(ω) v o t¦n sè cyclotron ωc cõa tø tr÷íng. Dàch chuyºn 1 → 2 . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2.4 ÷íng cong phö thuëc cõa G(ω) v o t¦n sè cyclotron ωc cõa tø tr÷íng. Dàch chuyºn 2 → 1 . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2.5 Sü phö thuëc cõa αzz (ω) v o n«ng l÷ñng sâng i»n tø vîi c¡c gi¡ trà kh¡c nhau cõa nhi»t ë. . . . . . . . . . . . . . 71 2.6 Sü phö thuëc cõa αzz (ω) v o n«ng l÷ñng cõa sâng i»n tø v nhi»t ë cõa h». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3
2.7 Sü phö thuëc cõa αzz (ω) v o n«ng l÷ñng cõa sâng i»n tø v 0 0 b¡n k½nh d¥y l÷ñng tû. Tr÷íng hñp n = n = 0; ` = ` = 0. Câ tø tr÷íng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 2.8 Sü phö thuëc cõa αzz (ω) v o n«ng l÷ñng cõa sâng i»n tø v nhi»t ë cõa h». Tr÷íng hñp n = n0 = 0; ` = `0 = 0. Câ tø tr÷íng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 2.9 Sü phö thuëc αzz (ω) v o t¦n sè cyclotron ωc cõa cõa tø 0 0 tr÷íng. Tr÷íng hñp n = n = 0; ` = ` = 0. . . . . . . . . . 77 2.10 Sü phö thuëc cõa αzz (ω) v o t¦n sè cyclotron ωc cõa tø 0 0 tr÷íng. Tr÷íng hñp n = 0; n = 1; ` = ` = 0. . . . . . . . . 77 2.11 Sü phö thuëc cõa αzz (ω) v o t¦n sè cyclotron ωc cõa tø 0 0 tr÷íng. Tr÷íng hñp n = 1; n = 0; ` = ` = 0. . . . . . . . . 78 3.1 Eth (kV cm−1 ) cõa phonon Sü phö thuëc cõa ng÷ïng gia t«ng ¥m theo vectì sâng ~ q ; R=5nm; Ω = 200T Hz ; T = 30K . . . 87 −1 3.2 Sü phö thuëc cõa ng÷ïng gia t«ng Eth (kV cm ) v o nhi»t 8 −1 ë cõa h»; R=8nm; Ω = 250T Hz ; q = 1 × 10 m . . . . . 87 4.1 ÷íng cong phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o vectì sâng cõa phonon - tr÷íng hñp h§p thö mët photon; T = 30K, Ω = 10T Hz ; D¥y l÷ñng tû h¼nh trö. . . . . . . . 107 4.2 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o nhi»t ë v vector sâng cõa phonon - tr÷íng hñp h§p thö mët photon; Ω = 3.5T Hz ; D¥y l÷ñng tû h¼nh trö. . . . . . . . . . . . . 108 4.3 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o t¦n sè laser v vectì sâng cõa phonon - tr÷íng hñp h§p thö mët photon; T = 30K ; D¥y l÷ñng tû h¼nh trö. . . . . . . . . . . . . . . 108 4.4 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o t¦n sè laser v vector sâng cõa phonon - tr÷íng hñp h§p thö mët photon; T=30K; t¦n sè laser lîn: 10T Hz −→ 100T Hz ; D¥y l÷ñng tû h¼nh trö. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 4.5 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o vector sâng cõa phonon v t¦n sè Laser- tr÷íng hñp h§p thö mët photon; T = 30K ; D¥y l÷ñng tû h¼nh trö vîi hè th¸ h¼nh parabol. . 111 4
4.6 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o nhi»t ë v vector sâng cõa phonon - tr÷íng hñp h§p thö mët photon; Ω = 3.5T Hz ; D¥y l÷ñng tû h¼nh trö hè th¸ parabol. . . . . 112 4.7 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o b¡n k½nh d¥y - tr÷íng hñp h§p thö mët photon; Ω = 10T Hz; T = 30K ;(a) D¥y l÷ñng tû h¼nh trö hè th¸ h¼nh trö (b) D¥y l÷ñng tû h¼nh trö hè th¸ parabol. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 4.8 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o vec tì sâng cõa phonon - tr÷íng hñp h§p thö mët photon; Ω = 10T Hz; T = 30K ;(a) D¥y l÷ñng tû h¼nh trö hè th¸ h¼nh trö (h¼nh 4.1)(b) D¥y l÷ñng tû h¼nh trö hè th¸ parabol. . . . . 113 4.9 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o vector sâng phonon vîi Ω = 250T Hz, R = 15nm, T = 77K . ç thà cho tr÷íng hñp h§p thö mët photon ð b¶n tr¡i v ç thà cho tr÷íng hñp h§p thö nhi·u photon ð b¶n ph£i. D¥y l÷ñng tû h¼nh trö -câ tø tr÷íng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 4.10 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o t¦n sè Laser; R = 17nm; T = 77K ; ç thà cho tr÷íng hñp h§p thö mët photon ð b¶n tr¡i v ç thà cho tr÷íng hñp h§p thö nhi·u photon ð b¶n ph£i. D¥y l÷ñng tû h¼nh trö -câ tø tr÷íng. . . 117 4.11 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o vectì sâng phonon; R = 15nm; T = 20K; m∗ = 0, 067m; Ω = 100T Hz ; ç thà cho tr÷íng hñp h§p thö mët photon ð b¶n tr¡i v ç thà cho tr÷íng hñp h§p thö nhi·u photon ð b¶n ph£i. D¥y l÷ñng tû h¼nh trö hè th¸ mët chi·u parabol, mët chi·u h¼nh vuæng- câ tø tr÷íng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 4.12 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o vectì sâng phonon v t¦n sè Laser cho tr÷íng hñp h§p thö nhi·u pho- ton. D¥y l÷ñng tû h¼nh trö hè th¸ mët chi·u l parabol, mët chi·u h¼nh vuæng-câ tø tr÷íng. . . . . . . . . . . . . . . . . 121 5
4.13 Sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö phonon ¥m v o c÷íng ë tr÷íng laser-h§p thö nhi·u photon. Sû döng h» to¤ ë loga(gi¡ trà x tr¶n tröc s³ t÷ìng ùng vîi gi¡ trà 10x trong h» to¤ ë th÷íng. D¥y l÷ñng tû h¼nh trö hè th¸ mët chi·u l parabol, mët chi·u h¼nh vuæng-câ tø tr÷íng. . . . . . . . . . . . . . 121 4.14 Sü phö thuëc cõa tèc ë bi¸n êi mªt ë phonon ¥m v o vectì sâng phonon vîi c¡c gi¡ trà kh¡c nhau cõa nhi»t ë T = 300K, T = 77K v T = 25K . D¥y l÷ñng tû h¼nh trö chú nhªt hè th¸ cao væ h¤n. . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 4.15 Sü phö thuëc cõa tèc ë bi¸n êi mªt ë phonon quang v o vectì sâng phonon vîi c¡c gi¡ trà kh¡c nhau cõa nhi»t ë T = 300K, T = 77K v T = 4K . D¥y l÷ñng tû h¼nh chú nhªt hè th¸ cao væ h¤n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 4.16 Sü phö thuëc cõa tèc ë bi¸n êi mªt ë phonon ¥m v o vectì c÷íng ë i»n tr÷íng vîi c¡c gi¡ trà kh¡c nhau cõa t¦n sè laser. ÷íng solid, dashed, dotted l¦n l÷ñt t÷ìng ùng vîi Ω = 1, 2, 4 × 1014 Hz . T = 77K , q = 108 m−1 . . . . . . 125 4.17 Sü phö thuëc cõa tèc ë bi¸n êi mªt ë phonon quang v o c÷íng ë i»n tr÷íng vîi c¡c gi¡ trà kh¡c nhau cõa t¦n sè laser. ÷íng solid, dashed, dotted l¦n l÷ñt t÷ìng ùng vîi Ω = 1, 2, 3 × 1013 Hz . T = 77K , q = 108 m−1 . . . . . . . . 125 6
Danh s¡ch b£ng 2.1 B£ng c¡c thæng sè cì b£n °c tr÷ng cõa d¥y l÷ñng tû h¼nh trö . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.1 B£ng c¡c thæng sè cõa d¥y l÷ñng tû h¼nh chú nhªt . . . . 126 7
Danh s¡ch b£ng 8
Ch¿ sè 9
MÐ U 1. L½ do chån · t i Khði ¦u tø nhúng th nh cæng rüc rï cõa vªt li»u b¡n d¨n v o thªp ni¶n 50, 60 cõa th¸ k¿ tr÷îc, còng vîi sü ph¡t triºn m¤nh m³ c¡c cæng ngh» nuæi tinh thº nh÷ epitaxy chòm ph¥n tû (MBE: Molecular Beam Epitaxy)[26, 43, 44] ho°c k¸t tõa hìi kim lo¤i hâa húu cì (MOCVD: Met- alorganic Chemical Vapor Deposition)[69] ng÷íi ta ¢ t¤o ra ÷ñc nhi·u c§u tróc nanæ. Song song vîi sü ph¡t triºn cæng ngh» ch¸ t¤o l sü ph¡t triºn cõa kÿ thuªt o c¡c hi»u ùng vªt lþ ð c§p ë vi mæ. Mët trong nhúng cæng cö truy·n thèng l nghi¶n cùu phê tia X (XAFS, EXAFS): chi¸u chòm tia s¡ng n«ng l÷ñng cao v o vªt li»u v nghi¶n cùu £nh nhi¹u x¤ cõa nâ º bi¸t ÷ñc c¡c thæng tin do sü t÷ìng t¡c cõa vªt li»u vîi tia X. G¦n ¥y ph¡t triºn th¶m c¡c lo¤i k½nh hiºn vi ¦u dá STM (Scanning Tunneling Microscopy: k½nh hiºn vi ¦u dá sû döng hi»u ùng ÷íng h¦m), SEM (Scanning Electron Microscopy: k½nh hiºn vi ¦u dá i»n tû) sû döng c¡c hi»u ùng l÷ñng tû tinh t¸. C¡c lo¤i k½nh n y cho ph²p "chöp £nh" c§u tróc cõa vªt li»u. Câ thº nâi r¬ng, trong hai thªp ni¶n vøa qua c¡c c§u tróc tinh thº nanæ (m ng mäng, si¶u m¤ng, hè l÷ñng tû, d¥y l÷ñng tû, ch§m l÷ñng tû,...) ¢ d¦n thay th¸ c¡c vªt li»u b¡n d¨n khèi kinh iºn. Trong c¡c c§u tróc nanæ nh÷ vªy, chuyºn ëng cõa h¤t d¨n bà giîi h¤n nghi¶m ng°t dåc theo mët h÷îng tåa ë vîi mët vòng câ k½ch th÷îc °c tr÷ng v o cï bªc cõa b÷îc sâng De Broglie, c¡c t½nh ch§t vªt l½ cõa i»n tû thay êi ¡ng kº, xu§t hi»n mët sè t½nh ch§t mîi kh¡c, gåi l hi»u ùng k½ch th÷îc, ð ¥y c¡c quy luªt cõa cì håc l÷ñng tû bt ¦u câ hi»u lüc, khi â °c tr÷ng cì b£n nh§t cõa h» i»n tû l phê n«ng l÷ñng bà bi¸n êi. Phê n«ng l÷ñng bà gi¡n o¤n dåc theo h÷îng tåa ë giîi h¤n. Do c¡c t½nh ch§t quang, i»n cõa h» bi¸n êi ¢ mð ra kh£ n«ng ùng döng cho c¡c linh ki»n i»n tû l m vi»c theo c¡c nguy¶n l½ ho n to n mîi v cæng ngh» hi»n ¤i, câ t½nh ch§t c¡ch m¤ng trong khoa håc k¾ thuªt nâi chung v trong l¾nh vüc quang-i»n tû nâi ri¶ng [32, 57, 58, 95]. 10
H» vªt li»u th§p chi·u l mët c§u tróc ho n to n mîi, kh¡c h¯n vîi nhúng vªt li»u tr÷îc ¥y v câ thº chia h» th§p chi·u l m ba lo¤i: h» hai chi·u(2D), h» mët chi·u(1D) v h» khæng chi·u(0D). Trong luªn ¡n tªp trung nhi·u v o nghi¶n cùu c¡c hi»u ùng vªt lþ cõa h» hai chi·u(2D) v h» mët chi·u(1D). H» hai chi·u l mët lîp vªt li»u r§t mäng, m¤ng tinh thº cõa nâ câ thº xem l hai chi·u chi·u thù ba bà giîi h¤n. Trong chi·u bà giîi h¤n, c¡c hi»u ùng l÷ñng tû xu§t hi»n. Chuyºn ëng cõa i»n tû lóc n y ch¿ theo hai chi·u, d¨n ¸n c¡c t½nh ch§t i»n v quang thay êi; mët trong nhúng thay êi iºn h¼nh nh§t l mªt ë tr¤ng th¡i khæng li¶n töc m câ d¤ng bªc thang. H» hai chi·u th÷íng ÷ñc ph¥n lo¤i theo c¡c c§u h¼nh kh¡c nhau; ìn gi£n nh§t l m ng mäng (thin films): mët lîp vªt li»u câ k½ch th÷îc mët chi·u cï 100nm, hai chi·u kia câ k½ch th÷îc b¼nh th÷íng. Khi gh²p c¡c lîp kim lo¤i-i»n mæi-b¡n d¨n, chóng ta ÷ñc c§u tróc MOS (metal oxide semiconductor). Gh²p hai m ng b¡n d¨n câ ë rëng vòng c§m kh¡c nhau, chóng ta ÷ñc c§u tróc dà ch§t ìn (single heterostruc- ture); n¸u chçng l¶n nhau nhi·u m ng nh÷ th¸, chóng ta thu ÷ñc hè l÷ñng tû (quantum wells) khi hè th¸ hµp, r o th¸ rëng; ho°c si¶u m¤ng (superlattice) khi ë rëng hè th¸ v ë rëng r o th¸ x§p x¿ b¬ng nhau (x£y ra hi»u ùng ÷íng h¦m). Khi pha th¶m t¤p ch§t v o m ng mäng b¡n d¨n v x¸p chçng chóng l¶n nhau, chóng ta ÷ñc c§u tróc si¶u m¤ng nipi v lîp delta. Mët °c iºm mîi l phê n«ng l÷ñng, mªt ë tr¤ng th¡i,... câ thº thay êi ÷ñc nhí thay êi ë d y m ng mäng ho°c °t chóng trong tr÷íng ngo i (tø tr÷íng, i»n tr÷íng,...) - i·u n y khæng câ trong b¡n d¨n khèi. H» mët chi·u (d¥y l÷ñng tû - quantum wires) l c§u tróc vªt li»u trong â chuyºn ëng cõa i»n tû bà giîi h¤n theo hai chi·u (k½ch th÷îc cï 100 nm), ch¿ câ mët chi·u ÷ñc chuyºn ëng tü do (trong mët sè b i to¡n chi·u n y th÷íng ÷ñc gi£ thi¸t l væ h¤n); v¼ th¸ h» i»n tû cán ÷ñc gåi l kh½ i»n tû chu©n mët chi·u: quasi one dimensional electron gas - Q1DEG. Tr¶n thüc t¸, chóng ta ¢ ch¸ t¤o ÷ñc kh¡ nhi·u d¥y l÷ñng 11
tû câ c¡c t½nh ch§t tèt. D¥y l÷ñng tû h¼nh chú V ÷ñc ch¸ t¤o nhí nuæi epitaxy tr¶n mët r¢nh h¼nh chú V vîi vªt li»u khæng ph¥n cüc; d¥y l÷ñng tû h¼nh chú T ÷ñc ch¸ t¤o b¬ng c¡ch nuæi si¶u m¤ng GaAs/Alx Ga1−x As tr¶n ¸ (001), ct, rçi nuæi ti¸p d¥y GaAs tr¶n m°t (110). Ngo i ra cán mët sè c§u tróc hay ÷ñc nghi¶n cùu nh÷ d¥y l÷ñng tû h¼nh l÷ñc (gn nhi·u d¥y l÷ñng tû v o mët d¥y kh¡c- gièng h¼nh c¡i l÷ñc),... C¡c kh£o s¡t lþ thuy¸t chõ y¸u düa tr¶n h m sâng v phê n«ng l÷ñng thu ÷ñc nhí gi£i ph÷ìng tr¼nh Schrodinger mët h¤t sû döng th¸ t÷ìng t¡c Coulomb. C¡c hè th¸ hay ÷ñc sû döng l hè væ h¤n câ còng d¤ng h¼nh håc vîi d¥y ho°c hè th¸ parabol (th½ch hñp vîi d¥y câ k½ch th÷îc nhä). B¶n c¤nh â l mët sè mæ h¼nh xu§t ph¡t tø y¶u c¦u cõa thüc nghi»m: d¥y l÷ñng tû h¼nh chú nhªt, h¼nh trö, h¼nh chú V, chú T,... Sü ph¡t triºn m¤nh trong c¡c nghi¶n cùu v· h» th§p chi·u - °c bi»t l h» b¡n d¨n th§p chi·u trong v i chöc n«m g¦n ¥y ¢ mð ra nhúng ti·m n«ng ùng döng to lîn trong íi sèng. Nhí kh£ n«ng i·u ch¿nh chi ti¸t ë pha t¤p, ë d y lîp,... cõa vªt li»u, chóng ta câ thº thay êi hè th¸ giam c¦m, d¨n tîi thay êi mªt ë v c§u tróc phê n«ng l÷ñng cõa i»n tû. i·u n y d¨n ¸n nhi·u t½nh ch§t mîi l¤ nh÷ trong c¡c t½nh ch§t quang, t½nh ch§t ëng (t¡n x¤ vîi phonon, t¡n x¤ vîi t¤p ch§t, t¡n x¤ b· m°t,...). Nhúng ti·n · n y b÷îc ¦u ¢ t¤o ra nhúng ùng döng mîi trong cæng ngh» nh÷ m¡y ph¡t laser sû döng hè l÷ñng tû, d¥y l÷ñng tû; m¡y i·u bi¸n quang håc sû döng c¡c c§u tróc nipi, hè l÷ñng tû; transistor HEMT (high electron mobility transistor). ¥y mîi ch¿ l mët v i trong nhúng ùng döng ban ¦u do sü giam c¦m l÷ñng tû (quantum confinement) mang l¤i, chõ y¸u mîi ÷ñc ùng döng ð h» hai chi·u. H» mët chi·u v khæng chi·u thº hi»n nhúng t½nh ch§t do sü giam c¦m l÷ñng tû mang l¤i m¤nh hìn, hùa hµn nhúng ti·m n«ng ùng döng khæng l÷íng tr÷îc ÷ñc. ¥y l mët trong nhúng nguy¶n nh¥n quan trång d¨n tîi sü quan t¥m °c bi»t cõa c¡c nh Vªt l½ c£ l½ thuy¸t l¨n thüc nghi»m èi vîi c¡c c§u tróc th§p chi·u. C¡c b i to¡n lþ thuy¸t th÷íng ÷ñc °t ra èi vîi h» b¡n d¨n th§p chi·u l x²t c§u tróc i»n tû (c¡c vòng n«ng l÷ñng: vòng d¨n, vòng ho¡ 12
trà, c¡c tiºu vòng do t÷ìng t¡c vîi c¡c h¤t, chu©n h¤t kh¡c, ho°c do tø tr÷íng); c¡c t½nh ch§t quang, t½nh ch§t tø; sü t÷ìng t¡c cõa h¤t t£i (i»n tû, lé trèng, exiton, plasmon, ...) vîi tr÷íng ngo i; c¡c t½nh ch§t t¡n x¤; t½nh ch§t spin cõa c¡c h» vªt li»u nh÷ d¥y l÷ñng tû; hè l÷ñng tû l m tø c¡c vªt li»u kh¡c nhau nh÷ Si, Ge, Ga, As. B¶n c¤nh â l c¡c hi»u ùng ëng (¥m-i»n tû, ¥m i»n tø,...), hi»u ùng Hall, ë d¨n DC, AC; c¡c sai häng m¤ng; t¡n x¤ Raman. C¡c v§n · n y chi¸m mët ph¦n kh¡ lîn c¡c b i b¡o trong c¡c t¤p ch½ tr¶n th¸ giîi (v½ dö, t¤p ch½ Physical Review B gi nh ri¶ng mët ph¦n kh¡ lîn cho h» b¡n d¨n th§p chi·u (hai sè mët l¦n)). Vîi nhúng ph¥n t½ch ð tr¶n v· t¦m quan trång v t½nh thíi sü cõa h» th§p chi·u, chóng tæi chån nghi¶n cùu · t i: Mët sè hi»u ùng ëng v ¥m-i»n tû trong c¡c h» i»n tû th§p chi·u. 2. Möc ½ch, èi t÷ñng v ph¤m vi nghi¶n cùu cõa luªn ¡n Luªn ¡n khæng câ þ ành · cªp ¸n t§t c£ c¡c c§u tróc h» th§p chi·u nâi tr¶n m quan t¥m nghi¶n cùu mët sè hi»u ùng ëng v ¥m- i»n tû trong c¡c c§u tróc hè l÷ñng tû (h» i»n tû chu©n hai chi·u) v d¥y l÷ñng tû (h» i»n tû chu©n mët chi·u), â l c¡c c§u tróc h» th§p chi·u ang thu hót ÷ñc sü chó þ nhi·u nh§t hi»n nay. Trong â c¡c v§n · v· £nh h÷ðng cõa c§u tróc vªt li»u ho°c c¡c bùc x¤ k½ch th½ch tø b¶n ngo i ¸n c¡c qu¡ tr¼nh vªt lþ x©y ra trong c¡c c§u tróc n¶u tr¶n ÷ñc quan t¥m xem x²t. Cö thº, luªn ¡n tªp trung nghi¶n cùu lþ thuy¸t v· h» sè h§p thö sâng i»n tø y¸u bði i»n tû giam c¦m trong c¡c c§u tróc hè l÷ñng tû v c§u h¼nh d¥y l÷ñng tû; v· hi»n t÷ñng t÷ìng t¡c v bi¸n êi tham sè giúa phonon ¥m v phonon quang trong c§u h¼nh d¥y l÷ñng tû; v· h» sè gia t«ng phonon d÷îi £nh h÷ðng cõa tr÷íng bùc x¤ laser trong d¥y l÷ñng tû vîi c¡c c§u h¼nh d¥y l÷ñng tû kh¡c nhau. Luªn ¡n công d nh mët ph¦n th½ch ¡ng cho t½nh to¡n v kh£o s¡t sè tr¶n m¡y t½nh º ph¥n t½ch £nh h÷ðng cõa c§u tróc công nh÷ cõa c¡c k½ch th½ch b¶n ngo i ¸n c¡c hi»u ùng nâi tr¶n. ¥y l c¡c b i to¡n thu hót sü quan t¥m cõa nhi·u t¡c gi£ [8, 9, 11, 16, 17, 18, 59, 62, 63] v¼ nâ 13
cho ph²p nghi¶n cùu, thu nhªn ÷ñc nhi·u thæng tin quþ b¡u v· vªt li»u. 3. Ph÷ìng ph¡p nghi¶n cùu Tr¶n l¾nh vüc nghi¶n cùu lþ thuy¸t, º gi£i quy¸t c¡c b i to¡n thuëc lo¤i n y theo quan iºm cê iºn th¼ ch¿ düa tr¶n vi»c gi£i ph÷ìng tr¼nh ëng cê iºn Boltzmann [31, 94], nh÷ng theo quan iºm l÷ñng tû câ thº ¡p döng nhi·u ph÷ìng ph¡p kh¡c nhau nh÷: b¬ng lþ thuy¸t nhi¹u lo¤n [8, 9, 11, 14], b¬ng ph÷ìng ph¡p ph÷ìng tr¼nh ëng l÷ñng tû [13], b¬ng lþ thuy¸t h m Green ho°c b¬ng ph÷ìng ph¡p Kubo-Mori[109, 110]. V¼ méi ph÷ìng ph¡p câ nhúng ÷u v nh÷ñc iºm ri¶ng, n¶n vi»c sû döng ph÷ìng ph¡p n o tèt hìn ch¿ câ thº ÷ñc ¡nh gi¡ tòy v o tøng b i to¡n cö thº. Trong luªn ¡n, vîi tøng b i to¡n Vªt l½ °t ra m chóng tæi sû döng hai trong sè c¡c ph÷ìng ph¡p n¶u tr¶n. Cö thº, sû döng ph÷ìng ph¡p ph÷ìng tr¼nh ëng l÷ñng tû (nhí ph÷ìng tr¼nh chuyºn ëng Heisenberg v Hamiltonian cho h» i»n tû phonon trong h¼nh thùc luªn l÷ñng tû ho¡ l¦n thù hai) º gi£i c¡c b i to¡n nghi¶n cùu v· sü gia t«ng mªt ë phonon, cëng h÷ðng tham sè giúa phonon ¥m v phonon quang trong c¡c c§u h¼nh d¥y l÷ñng tû; ph÷ìng ph¡p Kubo-Mori º nghi¶n cùu b i to¡n h§p thö sâng i»n tø - mët trong nhúng t½nh ch§t quang ti¶u biºu trong c¡c c§u tróc h» th§p chi·u (hè l÷ñng tû, d¥y l÷ñng tû). Ph÷ìng ph¡p n y düa tr¶n cæng thùc Kubo cho tenxì ë d¨n cao t¦n [49] v ph²p chi¸u to¡n tû cõa Mori [51] v ÷ñc nhâm t¡c gi£ G. M. Shmelev, Nguyen Quang Bau ¡p döng, ph¡t triºn v têng qu¡t hâa cho c£ tr÷íng hñp câ th¶m tø tr÷íng l÷ñng tû v tr÷íng bùc x¤ Laser [55, 84]. X²t v· nhi·u kh½a c¤nh, ph÷ìng ph¡p Kubo-Mori ¢ tä ra câ nhi·u ÷u iºm hìn c¡c ph÷ìng ph¡p kh¡c trong vi»c gi£i b i to¡n nghi¶n cùu v· sü h§p thö sâng i»n tø trong c¡c h» i»n tû th§p chi·u ÷ñc °t ra trong luªn ¡n. Nh÷ ¢ bi¸t, vi»c giam giú i»n tû trong c¡c hè th¸ n«ng [52, 53, 74, 103, 104] d¨n ¸n c¡c ph£n ùng cõa h» i»n tû d÷îi t¡c ëng cõa c¡c k½ch th½ch b¶n ngo i (tr÷íng i»n tø ngo i, c¡c sâng i»n tø,...) x©y ra kh¡c bi»t so vîi h» i»n tû 3 chi·u thæng th÷íng. C¡c hi»n t÷ñng nh÷ vi»c 14
chn i»n t½ch, c¡c hi»u ùng ti¸p xóc,...v c¡c hi»n t÷ñng li¶n quan ¸n vi»c chn i»n t½ch công thay êi v· b£n ch§t [91, 104]. B i to¡n x¡c ành h» sè h§p thö sâng i»n tø y¸u trong b¡n d¨n si¶u m¤ng pha t¤p [8, 62], trong hè l÷ñng tû [11, 59] ¢ ÷ñc quan t¥m v t½nh to¡n, tuy nhi¶n trong c¡c cæng tr¼nh â mîi ch¿ xem x²t ¸n £nh h÷ðng cõa sü giam c¦m i»n tû l¶n sü h§p thö sâng i»n tø câ bi¶n ë y¸u (Weak Electromagnetic Wave- WEMW) m ch÷a quan t¥m ¸n £nh h÷ðng cõa sü giam c¦m phonon ho°c ch÷a kh£o s¡t, xem x²t b i to¡n cho d¥y l÷ñng tû. C¡c t½nh to¡n cõa c¡c t¡c gi£ tr÷îc ¥y [8, 11, 59, 62] ¢ ch¿ ra r¬ng vîi c§u tróc hè l÷ñng tû v gi£ thi¸t phonon quang khæng ph¥n cüc (phonon khèi) th¼ trong phê h§p thö sâng i»n tø v¨n thu ÷ñc nhúng ¿nh cëng h÷ðng t¤i t¦n sè cëng h÷ðng °c tr÷ng cho phonon quang ω = ω0 nh÷ trong b¡n d¨n th÷íng, tuy nhi¶n nhúng ¿nh cëng h÷ðng nhån hìn r§t nhi·u. M°t kh¡c do hi»u ùng k½ch th÷îc hay sü bt giú i»n tû trong hè th¸ cõa c§u tróc hè l÷ñng tû ¢ l m xu§t hi»n c¡c c°p ¿nh cëng h÷ðng ð hai b¶n ¿nh cëng h÷ðng ch½nh ω = ω0 m b¡n d¨n thæng th÷íng khæng câ. Công c¦n l÷u þ r¬ng c¡c k¸t qu£ thu ÷ñc cõa nhúng t¡c gi£ tr÷îc ¥y thu ÷ñc ·u t½nh to¡n vîi ë rëng hè l÷ñng tû L > 100A0 v gi£ thi¸t phonon khæng ph¥n cüc (phonon khèi). Li¶n quan ¸n ph¦n n y trong luªn ¡n, vîi vi»c sû döng ph÷ìng ph¡p Kubo-Mori, chóng tæi ti¸p nèi b i to¡n x¡c ành h» sè h§p thö sâng i»n tø y¸u cõa i»n tû giam c¦m trong hè l÷ñng tû, câ kº ¸n hi»u ùng giam c¦m cõa phonon, vîi gi£ thi¸t cì ch¸ t¡n x¤ i»n tû - phonon quang l chõ y¸u. Ph¥n t½ch sü phö thuëc cõa h» sè h§p thö v o t¦n sè ω cõa sâng i»n tø v ë rëng L cõa hè l÷ñng tû. Ti¸p theo chóng tæi x¥y düng lþ thuy¸t h§p thö sâng i»n tø y¸u bði i»n tû giam c¦m trong d¥y l÷ñng tû v vîi gi£ thi¸t cì ch¸ t¡n x¤ i»n tû-phonon ¥m l chõ y¸u cho tr÷íng hñp khæng câ tø tr÷íng v cì ch¸ t¡n i»n tû-phonon quang l chõ y¸u khi câ x²t ¸n £nh h÷ðng cõa tø tr÷íng l¶n hi»u ùng. Hi»u ùng gia t«ng phonon ¥m d÷îi £nh h÷ðng cõa tr÷íng bùc x¤ laser l mët · t i ÷ñc nghi¶n cùu rëng r¢i. C¡c k¸t qu£ ch½nh ÷ñc rót 15
ra l d÷îi £nh h÷ðng cõa tr÷íng ngo i ch¿ mët sè phonon ÷ñc h§p thö, v mªt ë phonon t«ng theo thíi gian trong mët sè i·u ki»n nh§t ành. · t i n y ¢ ÷ñc nghi¶n cùu rëng r¢i trong qu¡ khù. Trong c¡c cæng tr¼nh [9, 12, 16, 17, 34, 61, 102, 112] ¢ nghi¶n cùu hi»u ùng n y trong b¡n d¨n khèi. C¡c cæng tr¼nh n y ¢ x²t c¡c c§u tróc b¡n d¨n suy bi¸n [34, 112] v b¡n d¨n khæng suy bi¸n, c¡c qu¡ tr¼nh h§p thö mët photon v h§p thö nhi·u photon, v khi câ th¶m tø tr÷íng °t v o h». Trong [18, 72], b i to¡n ¢ ÷ñc gi£i quy¸t cho hè l÷ñng tû (h» kh½ i»n tû chu©n hai chi·u). Peiji Zhao [72] ¢ sû döng nhúng ph²p g¦n óng kh¡ kTB q 2 thæ º x²t cho hè l÷ñng tû t¤o bði vªt li»u ph¥n cüc GaAs: λ2 ¿ 2m∗ , 2 q e~qE0 ω~q À 2m ∗ , ω~ q ¿ kB T, λ À kB T , vîi λ = m∗ Ω , kB l h¬ng sè Boltzmann, ~ l h¬ng sè Planck, m∗ l khèi l÷ñng hi»u döng cõa i»n tû, ~q l vector sâng cõa phonon, T l nhi»t ë, Ω l t¦n sè laser. T§t c£ nhúng cæng tr¼nh tr¶n ·u ch¿ ra trong nhúng i·u ki»n th½ch hñp, h» sè h§p thö phonon ¥m trð n¶n ¥m trong mët sè vòng cõa vector sâng ~q. i·u n y câ ngh¾a l mªt ë phonon trong vªt li»u t«ng theo thíi gian. Nèi ti¸p · t i n y, trong luªn ¡n, chóng tæi nghi¶n cùu lþ thuy¸t sü gia t«ng mªt ë phonon ¥m do h§p thö tr÷íng bùc x¤ laser trong d¥y l÷ñng tû vîi c§u tróc h¼nh håc v hè th¸ giam c¦m i»n tû câ d¤ng kh¡c nhau. Hai tr÷íng hñp: qu¡ tr¼nh h§p thö mët photon (khi tr÷íng bùc x¤ laser y¸u) v qu¡ tr¼nh h§p thö nhi·u photon (khi tr÷íng bùc x¤ laser b§t ký) ÷ñc x²t ¸n. Trong méi tr÷íng hñp, chóng tæi ·u thu ÷ñc biºu thùc gi£i t½ch cho h» sè h§p thö phonon ¥m, i·u ki»n xung l÷ñng cho i»n tû v i·u ki»n º x£y ra sü gia t«ng phonon ¥m. Bi¸t h m sâng v phê n«ng l÷ñng cõa i»n tû (tuý thuëc c§u h¼nh d¥y), ta câ thº rót ra c¡c k¸t qu£ ành l÷ñng cho sü h§p thö phonon ¥m. H m sâng v phê n«ng l÷ñng câ thº khæng nh§t thi¸t câ d¤ng gi£i t½ch; i·u n y r§t thuªn ti»n cho vi»c so s¡nh vîi thüc nghi»m sau n y khi m h m sâng v phê n«ng l÷ñng thu ÷ñc tø thüc nghi»m ð d¤ng sè (b£ng sè li»u ho°c ç thà) b¬ng c¡c k½nh hiºn vi STM hay SEM. L÷u þ r¬ng ¥y l cæng tr¼nh ¦u ti¶n gi£i quy¸t lþ thuy¸t hi»u ùng n y cho d¥y l÷ñng tû (h» kh½ i»n tû chu©n mët chi·u), v l¦n ¦u ti¶n ÷a ra ÷ñc mæ h¼nh têng qu¡t cho c¡c c§u h¼nh d¥y l÷ñng tû (c¡c cæng tr¼nh tr÷îc ¥y ch¿ x²t cho 16
mët lo¤i vªt li»u ri¶ng bi»t, ch¯ng h¤n Peiji Zhao [72] x²t cho hè l÷ñng tû t¤o bði vªt li»u câ cüc GaAs). Ti¸p theo, chóng tæi nghi¶n cùu lþ thuy¸t cëng h÷ðng tham sè giúa phonon ¥m v phonon quang trong d¥y l÷ñng tû, ¡nh gi¡ tr÷íng ng÷ïng gia t«ng v ph¥n t½ch i·u ki»n x©y ra cëng h÷ðng tham sè giúa phonon ¥m v phonon quang trong d¥y l÷ñng tû. 4. Þ ngh¾a khoa håc v thüc ti¹n cõa luªn ¡n Nhúng k¸t qu£ ch½nh cõa luªn ¡n ¢ gâp ph¦n ho n thi»n v· lþ thuy¸t h§p thö sâng i»n tø bi¶n ë y¸u trong c¡c hè l÷ñng tû v b÷îc ¦u x¥y düng lþ thuy¸t h§p thö sâng i»n tø bi¶n ë y¸u trong c§u tróc d¥y l÷ñng tû, gâp ph¦n ho n thi»n v· lþ thuy¸t gia t«ng phonon trong c§u tróc d¥y l÷ñng tû, gâp ph¦n hiºu s¥u sc hìn bùc tranh vªt lþ v· cëng h÷ðng tham sè v i·u ki»n x©y ra cëng h÷ðng tham sè giúa phonon ¥m v phonon quang trong d¥y l÷ñng tû. Mð rëng c¡c b i to¡n tr¶n khi x²t tîi k½ch th½ch cõa tr÷íng ngo i(tø tr÷íng,...). Cho ph²p thu nhªn ÷ñc nhi·u thæng tin quþ b¡u v· c¡c t½nh ch§t mîi cõa vªt li»u, °c bi»t l v· c¡c thæng sè °c tr÷ng cho c§u tróc vªt li»u th§p chi·u. 5. C§u tróc cõa luªn ¡n Nhúng k¸t qu£ m t¡c gi£ thu ÷ñc ÷ñc tr¼nh b y trong luªn ¡n, bè cöc nh÷ sau: ngo i ph¦n mð ¦u, k¸t luªn, t i li»u tham kh£o, phö löc luªn ¡n câ 04 ch÷ìng, 14 möc. Trong â câ 05 h¼nh v³, 30 ç thà, 112 t i li»u tham kh£o, têng cëng 172 trang. Ch÷ìng 1: giîi thi»u têng quan v· h» th§p chi·u công nh÷ nhúng v§n · ÷ñc · cªp ¸n trong luªn ¡n. Möc (1.1) tr¼nh b y kh¡i qu¡t v· sü l÷ñng tû hâa do gi£m k½ch th÷îc â l t½nh ch§t cõa c¡c c§u tróc b¡n d¨n khi chuyºn ëng cõa h¤t d¨n bà giîi h¤n dåc theo mët tåa ë. Möc (1.2) giîi thi»u mët sè v§n · têng quan v· h» th§p chi·u, cö thº ð ¥y l phê n«ng l÷ñng v h m sâng cõa c¡c c§u tróc hè l÷ñng tû, d¥y l÷ñng tû v iºm l÷ñng tû. Möc (1.3) s³ giîi thi»u chung v· c¡c hi»u ùng ëng v c¡c t½nh ch§t quang cõa i»n tû trong b¡n d¨n. Trong möc n y, chóng tæi 17
tr¼nh b y c¡c cæng thùc chõ y¸u cõa ph÷ìng ph¡p Kubo-Mori trong g¦n óng bªc hai cõa t÷ìng t¡c cho tenxì ë d¨n. Cæng thùc n y ÷ñc sû döng º gi£i b i to¡n li¶n quan ¸n h§p thö sâng i»n tø y¸u bði i»n tû giam c¦m trong d¥y l÷ñng tû trong ch÷ìng 2. Möc (1.4), b¬ng ph÷ìng ph¡p ph÷ìng tr¼nh ëng l÷ñng tû chóng tæi x¥y düng c¡c ph÷ìng tr¼nh ëng l÷ñng tû cho h» t÷ìng t¡c i»n tû-phonon v ÷ñc sû döng º gi£i c¡c b i to¡n v· t÷ìng t¡c v bi¸n êi tham sè giúa phonon ¥m -phonon quang trong c§u tróc d¥y l÷ñng tû trong ch÷ìng 3 v b i to¡n v· sü gia t«ng phonon trong c¡c c§u tróc d¥y l÷ñng tû trong ch÷ìng 4. Ch÷ìng 2 d nh cho vi»c nghi¶n cùu c¡c t½nh ch§t quang trong c¡c c§u tróc h» i»n tû th§p chi·u. Möc (2.1) tr¼nh b y v· sü h§p thö sâng i»n tø trong c¡c h» b¡n d¨n th§p chi·u. Möc (2.2), sû döng c¡c biºu thùc cho phê n«ng l÷ñng v h m sâng cõa i»n tû trong hè l÷ñng tû ¢ x²t trong möc (1.2), chóng tæi x¥y düng to¡n tû Hamiltonian cho h» i»n tû -phonon trong hè l÷ñng tû vîi cì ch¸ t¡n x¤ i»n tû - phonon quang v câ x²t ¸n hi»u ùng giam c¦m phonon. Düa tr¶n to¡n tû Hamiltonian n y, c¡c th nh ph¦n cõa tenxì ë d¨n cao t¦n v h» sè h§p thö sâng i»n tø bi¶n ë y¸u bði i»n tû tü do trong hè l÷ñng tû trong c£ hai tr÷íng hñp khi khæng câ v khi câ m°t tø tr÷íng h÷îng vuæng gâc vîi th nh cõa hè ÷ñc t½nh to¡n v ph¥n t½ch. Möc (2.3), c§u tróc t÷ìng tü nh÷ möc (2.2), h» sè h§p thö sâng i»n tø bi¶n ë y¸u bði i»n tû giam c¦m trong d¥y l÷ñng tû h¼nh trö trong hai tr÷íng hñp khi khæng câ tø tr÷íng vîi cì ch¸ t¡n x¤ i»n tû-phonon ¥m v khi câ m°t tø tr÷íng dåc theo tröc cõa d¥y cho cì ch¸ t¡n x¤ i»n tû - phonon quang ÷ñc t½nh to¡n v ph¥n t½ch. Ch÷ìng 3, möc (3.1) mæ t£ bùc tranh vªt lþ v· hi»n t÷ñng t÷ìng t¡c v bi¸n êi tham sè giúa phonon ¥m v phonon quang trong c§u tróc b¡n d¨n; b¬ng ph÷ìng ph¡p ph÷ìng tr¼nh ëng l÷ñng tû n¶u trong möc (1.4) b i to¡n cëng h÷ðng tham sè giúa phonon ¥m, phonon quang trong mët sè c§u h¼nh d¥y l÷ñng tû ÷ñc chóng tæi quan t¥m xem x²t trong c¡c möc (3.2) v (3.3). Ch÷ìng 4, º gi£i b i to¡n gia t«ng phonon trong d¥y l÷ñng tû, chóng 18
tæi ¢ sû döng ph÷ìng ph¡p ph÷ìng tr¼nh ëng l÷ñng tû (möc 1.4), thi¸t lªp mæ h¼nh lþ thuy¸t têng qu¡t º t½nh h» sè h§p thö phonon trong h» i»n tû chu©n mët chi·u v ÷ñc chia th nh c¡c möc: möc (4.1), tø ph÷ìng tr¼nh ëng l÷ñng tû cho phonon thi¸t lªp biºu thùc têng qu¡t cho h» sè h§p thö phonon ¥m trong c§u tróc d¥y l÷ñng tû trong â x²t cho hai tr÷íng hñp: qu¡ tr¼nh h§p thö mët photon (tr÷íng laser y¸u) v qu¡ tr¼nh h§p thö nhi·u photon (tr÷íng laser b§t ký). Möc (4.2) v (4.3) nghi¶n cùu lþ thuy¸t sü gia t«ng phonon trong c¡c c§u tróc d¥y l÷ñng tû. C¡c c§u h¼nh d¥y l÷ñng tû ÷ñc x²t ð ¥y gçm câ d¥y l÷ñng tû h¼nh trö, d¥y l÷ñng tû h¼nh chú nhªt vîi c¡c lo¤i hè th¸ cao væ h¤n kh¡c nhau nh÷: hè th¸ h¼nh trö, hè th¸ h¼nh parabol b§t èi xùng, v hè th¸ mët chi·u l parabol mët chi·u l h¼nh vuæng. C¡c c§u h¼nh d¥y l÷ñng tû ÷ñc x²t ¸n ·u l nhúng c§u h¼nh ti¶u biºu th÷íng ÷ñc sû döng trong c¡c nghi¶n cùu lþ thuy¸t, ho°c v¼ thuªn lñi v· m°t to¡n håc, ho°c v¼ xu§t ph¡t tø y¶u c¦u thüc nghi»m. T§t c£ c¡c k¸t qu£ ·u ÷ñc t½nh to¡n sè v v³ ç thà cho d¥y GaAs èi vîi tr÷íng hñp h§p thö mët photon. B i to¡n ÷ñc xem x²t chõ y¸u cho cì ch¸ t¡n x¤ i»n tû - phonon ¥m ÷ñc coi l trëi. K¸t qu£ kh£o s¡t, ph¥n t½ch vîi c§u h¼nh d¥y l÷ñng tû h¼nh chú nhªt cho th§y trong còng mët i·u ki»n tèc ë bi¸n êi mªt ë phonon vîi cì ch¸ t¡n x¤ i»n tû - phonon quang thu ÷ñc l nhä so vîi cì ch¸ t¡n x¤ i»n tû - phonon ¥m. Trong ph¦n phö löc, chóng tæi li»t k¶ mët sè ch÷ìng tr¼nh m¨u dòng º t½nh to¡n sè v v³ ç thà cõa c¡c ¤i l÷ñng vªt lþ phö thuëc m¤nh v o tham sè c§u tróc vªt li»u công nh÷ c¡c tham sè kh¡c cõa tr÷íng sâng i»n tø k½ch th½ch b¶n ngo i. Ph¦n lîn c¡c k¸t qu£ cõa luªn ¡n n y ¢ ÷ñc cæng bè th nh 10 cæng tr¼nh d÷îi d¤ng c¡c b i b¡o ð c¡c t¤p ch½ trong n÷îc v ngo i n÷îc, c¡c b¡o c¡o khoa håc t¤i c¡c hëi nghà trong n÷îc v quèc t¸, bao gçm: • 01 b i b¡o «ng trong Journal of the Korean Physics Society. • 04 b i b¡o «ng trong VNU. Journal of Science, Mathematics- 19
Physics. • 01 b i «ng trong Proceedings of The Ninth Asia Pacific Physics conference (9th APPC). • 01 b i b¡o «ng trong Journal of Science Hanoi University of edu- cation, Series natural sciences. • 01 b i b¡o «ng trong Communications in Physics, Supplement (2005). • 01 b i b¡o «ng Preprint tr¶n m¤ng Internet, câ thº Dowload t¤i àa ch¿ arXiv: cond-mat/0204260. • 01 b i b¡o gûi «ng t¤i T¤p ch½ nghi¶n cùu khoa håc kÿ thuªt qu¥n sü. 20