Dự thảo tóm tắt Luận Án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu lý thuyết về hiệu ứng Hall trong các hệ bán dẫn một chiều

QU<br /> TRƢ N<br /> <br /> N<br /> O<br /> <br /> T<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> -----------------------<br /> <br /> N UYỄN T U<br /> <br /> N<br /> <br /> N ỨU LÝ T UYẾT VỀ<br /> Á<br /> <br /> D<br /> <br /> T<br /> <br /> ỆU ỨN<br /> <br /> Ệ BÁN DẪN MỘT<br /> <br /> u nn n<br /> M s :<br /> <br /> ƢƠN<br /> <br /> LL TRON<br /> ỀU<br /> <br /> : Vật lí lí t u ết v vật lí toán<br /> 62.44.01.01<br /> <br /> O T M TẮT LUẬN ÁN T ẾN S VẬT LÝ<br /> <br /> Nội – 2016<br /> <br /> ông trình được hoàn thành tại: Trường ại học Khoa học Tự nhiên<br /> – ại học Quốc ia<br /> à Nội.<br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> <br /> 1. P S. TS. Nguyễn Vũ Nhân<br /> 2. TS. ặng Thị Thanh Thủy<br /> <br /> Phản biện 1:<br /> Phản biện 2:<br /> Phản biện 3:<br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước ội đồng cấp ại học Quốc gia à Nội<br /> chấm luận án tiến sĩ họp tại<br /> ………………………………………………………………………<br /> ……………......……<br /> ………………………………………………………………………<br /> ………….………….<br /> Vào hồi …………. giờ …………ngày ……….. tháng …….. năm…..<br /> <br /> ó thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> - Trung tâm thông tin – Thư viện, ại học Quốc gia à Nội<br /> <br /> Mở đầu<br /> 1. Lý do c ọn đề t i<br /> iệu ứng all trong bán dẫn khối dưới ảnh hưởng của một<br /> sóng điện từ đã được nghiên cứu chi tiết cho cả các miền từ trường<br /> mạnh và yếu bằng phương pháp phương trình động cổ điển<br /> Boltzmann và phương trình động lượng tử. Tuy nhiên theo chúng tôi<br /> được biết thì các nghiên cứu lý thuyết về hiệu ứng này trong các hệ<br /> thấp chiều ảnh hưởng của sóng điện từ mạnh vẫn còn bỏ ngỏ. Trong<br /> các hệ thấp chiều thì năng lượng và số sóng của hạt bị lượng tử<br /> không chỉ là do thế giam giữ nội tại của vật liệu mà còn là do trường<br /> ngoài, chẳng hạn như do từ trường mạnh (xuất hiện mức Landau).<br /> Trong điều kiện nhiệt độ thấp thì tính lượng tử thể hiện càng mạnh ở<br /> nhiệt độ thấp, đòi hỏi phải sử dụng các lý thuyết lượng tử. Lý thuyết<br /> lượng tử về hiệu ứng all trong ố lượng tử và siêu mạng dưới ảnh<br /> hưởng của một sóng điện từ mạnh đã được nghiên cứu bằng phương<br /> pháp phương trình động lượng tử. ai trường hợp được xem xét là:<br /> từ trường nằm trong mặt phẳng tự do của electron và từ trường vuông<br /> góc với mặt phẳng tự do của electron với hai loại tương tác là tương<br /> tác electron-phonon quang và electron-phonon âm.<br /> Trong số các bán dẫn thấp chiều, bán dẫn dây lượng tử với<br /> các dạng thế khác nhau rất được chú ý. Bán dẫn có cấu trúc dây<br /> lượng tử là hệ điện tử một chiều, nhưng nghiên cứu các dây lượng tử<br /> với các dạng thế khác nhau. ối với bán dẫn dây lượng tử với các<br /> dạng thế khác nhau, các nghiên cứu lượng tử về hiệu ứng all để làm<br /> nổi bật ảnh hưởng của cấu trúc vật liệu lên các đại lượng vật lí đặc<br /> trưng cho hiệu ứng vẫn là một vấn đề chưa được nghiên cứu và giải<br /> quyết. ể hoàn thiện bức tranh hiệu ứng all trong hệ thấp chiều,<br /> chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu "N i n cứu lý t u ết về iệu ứn<br /> all tron các ệ bán dẫn một c iều" để phần nào làm rõ các vấn<br /> đề còn bỏ ngỏ nêu trên.<br /> 2. Mục ti u n i n cứu<br /> Xây dựng lý thuyết lượng tử về Hiệu ứng all cho dây lượng tử<br /> hình trụ với hố thế cao vô hạn, dây lượng tử hình chữ nhật với hố thế<br /> cao vô hạn, đồng thời nghiên cứu sự ảnh hưởng của sóng điện từ lên<br /> hiệu ứng all trong dây lượng tử khi từ trường nằm trong mặt phẳng<br /> tự do của electron. húng tôi xét các loại tương tác là tương tác<br /> electron-phonon quang, electron-phonon âm và electron-phonon<br /> <br /> 1<br /> <br /> quang giam cầm.<br /> 3. P ƣơn p áp n i n cứu<br /> Trong khuôn khổ của luận án, bài toán về hiệu ứng Hall trong hệ<br /> một chiều dưới ảnh hưởng của một sóng điện từ mạnh được nghiên<br /> cứu bằng phương pháp phương trình động lượng tử. ây là phương<br /> pháp đã được sử dụng tính toán cho nhiều bài toán trong hệ thấp<br /> chiều, như bài toán hấp thụ sóng điện từ các hệ hai chiều, hệ một<br /> chiều, hiệu ứng âm - điện - từ trong hệ hai chiều hiệu ứng Hall trong<br /> các hệ hai chiều dưới ảnh hưởng của sóng điện từ mạnh và đã thu<br /> được những kết quả có ý nghĩa khoa học nhất định.<br /> Ngoài ra còn kết hợp với phương pháp tính số dựa trên phần<br /> mềm Matlab là phần mềm được sử dụng nhiều trong Vật lí cũng như<br /> các ngành khoa học kỹ thuật.<br /> 4. Nội dun n i n cứu v p ạm vi n i n cứu<br /> Nội dung nghiên cứu chính của luận án là: trên cơ sở các biểu<br /> thức giải tích của hàm sóng và phổ năng lượng của electron trong<br /> dây lượng tử hình trụ và hình chữ nhật với hố thế cao vô hạn khi đặt<br /> trong điện trường và từ trường vuông góc nhau, chúng tôi xây dựng<br /> toán tử Hamiltonian của hệ electron-phonon tương tác khi có thêm<br /> sóng điện từ đặt vào hệ. Từ Hamiltonian chúng tôi thiết lập phương<br /> trình động lượng tử cho toán tử số electron trung bình khi giả thiết số<br /> phonon không thay đổi theo thời gian. Giải phương trình động lượng<br /> tử chúng tôi thu nhận được số electron trung bình và viết ra được<br /> biểu thức mật độ dòng điện. Thực hiện các phép tính toán giải tích<br /> chúng tôi có biểu thức cho tensor độ dẫn điện, từ trở, hệ số Hall. Từ<br /> các kết quả giải tích chúng tôi thực hiện tính số vẽ đồ thị và thảo<br /> luận đối với các mô hình dây lượng tử hình trụ, dây lượng tử hình<br /> chữ nhật cụ thể. Kết quả tính số được so sánh với các lý thuyết và<br /> thực nghiệm khác được tìm thấy.<br /> 5. Ý n ĩa k oa ọc v t ực tiễn của luận án<br /> Về phương pháp, với những kết quả thu được từ việc sử dụng<br /> phương pháp phương trình động lượng tử, luận án góp phần khẳng<br /> định thêm tính hiệu quả và sự đúng đắn của phương pháp này cho<br /> việc nghiên cứu các hiệu all trong các hệ thấp chiều và hoàn thiện<br /> lý thuyết lượng tử về hiệu ứng all trong các hệ bán dẫn thấp chiều.<br /> Bên cạnh đó, sự phụ thuộc của hệ số all vào tham số đặc trưng cho<br /> cấu trúc dây lượng tử có thể được sử dụng làm thước đo, làm tiêu<br /> chuẩn hoàn thiện công nghệ chế tạo vật liệu cấu trúc nano ứng dụng<br /> <br /> 2<br /> <br /> trong các thiết bị điện tử siêu nhỏ, thông minh và đa năng hiện nay.<br /> 6. ấu trúc của luận án<br /> Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các công trình liên quan đến<br /> luận án đã công bố, các tài liệu tham khảo và phụ lục, phần nội dung của<br /> luận án gồm 4 chương, 13 mục, 8 tiểu mục với 2 bảng biểu, 2 hình vẽ, 30<br /> đồ thị, tổng cộng 129 trang. Nội dung của các chương như sau:<br /> hương 1 trình bày về lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong<br /> bán dẫn khối và Tổng quan về hệ một chiều.<br /> hương 2 nghiên cứu lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong<br /> dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn dưới ảnh hưởng của<br /> một sóng điện từ mạnh.<br /> hương 3 nghiên cứu lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong<br /> dây lượng tử hình trụ với thế cao vô hạn dưới ảnh hưởng của một<br /> sóng điện từ mạnh.<br /> hương 4 nghiên cứu lý thuyết lượng tử về hiệu ứng Hall trong<br /> dây lượng tử hình chữ nhật với thế cao vô hạn dưới ảnh hưởng của<br /> một sóng điện từ mạnh.<br /> 7. ác kết quả n i n cứu c ín t u đƣợc trong luận án:<br /> ác kết quả nghiên cứu của luận án được công bố trong 06 công trình<br /> dưới dạng các bài báo, báo cáo khoa học đăng trên các tạp chí và kỷ yếu hội<br /> nghị khoa học quốc tế và trong nước. ác công trình này gồm: 03 bài trong<br /> tạp chí chuyên ngành quốc tế có S OPUS/S (01 bài đăng trong tạp chí<br /> International Journal of Physical and Mathematical Sciences - World<br /> Academy of Science, Engineering and Technology (Singapore), 01 bài chấp<br /> nhận đăng trong tạp chí International Journal of Physical and<br /> Mathematical Sciences - World Academy of Science, Engineering and<br /> Technology (Thái Lan), 01 bài đăng trong tạp chí Journal of Physics:<br /> Conference Series); 03 bài đăng tại các tạp chí chuyên ngành trong nước<br /> (02 bài trong tạp chí VNU Journal of Science, Mathematics – Physics của<br /> ại học Quốc gia à Nội, 01 bài trong tạp chí Nghiên cứu khoa học và<br /> công nghệ quân sự của Viện Khoa học và ông nghệ Quân sự).<br /> ƣơn 1: T u ết lƣợn tử về iệu ứn<br /> all tron bán dẫn k i<br /> v tổn quan về ệ một c iều<br /> 1.1. Lý t u ết lƣợn tử về iệu ứn<br /> all tron bán dẫn k i<br /> Xuất phát từ amiltonian tương tác của hệ điện tử- phonon trong<br /> bán dẫn khối<br /> <br /> 3<br /> <br />