zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Ảnh hưởng của nhiệt độ lên trường âm - điện - từ trong dây lượng tử hình trụ với hố thế vô hạn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khi bán dẫn một chiều (dây lượng tử) đặt trong từ trường ngoài và có sóng âm ngoài tương tác với điện tử thì có sự truyền năng - xung lượng cho các điện tử trong dây lượng tử (từ trường ngoài vuông góc với phương truyền sóng âm), trong dây lượng tử này xuất hiện hiệu ứng âm - điện - từ, tức là xuất hiện dòng âm - điện - từ nếu mạch kín và trường âm - điện - từ nếu mạch hở. Bài viết trình bày những ảnh hưởng của nhiệt độ lên trường âm - điện - từ trong dây lượng tử hình trụ với hố thế vô hạn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên trường âm - điện - từ trong dây lượng tử hình trụ với hố thế vô hạn

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ LÊN TRƯỜNG ÂM - ĐIỆN - TỪ TRONG DÂY LƯỢNG TỬ HÌNH TRỤ VỚI HỐ THẾ VÔ HẠN Nguyễn Văn Nghĩa Trường Đại học Thủy lợi, email: nghia_nvl@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG tuyến tính với từ trường khi độ lớn từ trường rất nhỏ tại nhiệt độ cao. Nguyên nhân của sự Khi bán dẫn một chiều (dây lượng tử) đặt xuất hiện các cực đại có thể do ảnh hưởng trong từ trường ngoài và có sóng âm ngoài của sự lượng tử từ và sự giảm kích thước tương tác với điện tử thì có sự truyền năng - của các hệ bán dẫn. xung lượng cho các điện tử trong dây lượng Trong bài báo này, chúng tôi sử dụng tử (từ trường ngoài vuông góc với phương phương pháp lượng tử (phương trình động truyền sóng âm), trong dây lượng tử này xuất lượng tử) để nghiên cứu sự ảnh hưởng của hiện hiệu ứng âm - điện - từ, tức là xuất hiện nhiệt độ lên trường âm - điện - từ trong dây dòng âm - điện - từ nếu mạch kín và trường lượng tử hình trụ với hố thế vô hạn. Kết quả âm - điện - từ nếu mạch hở. Bản chất của nhận được biểu thức trường âm – điện – từ hiệu ứng âm-điện - từ là do sự tồn tại của các trong dây lượng tử với hố thế vô hạn. Các kết dòng từng phần được tạo ra bởi các nhóm quả này được tính toán số với dây lượng tử năng lượng khác nhau của các điện tử, khi hình trụ hố thế vô hạn điển hình dòng âm - điện - từ toàn phần trong dây AlGaAs/GaAs, cho thấy sự phụ thuộc của lượng tử bằng không. trường âm – điện – từ vào nhiệt độ tại vùng Gần đây, có nhiều nghiên cứu về các bài từ trường mạnh. Cuối cùng kết quả được so toán tương tác sóng âm ngoài với điện tử sánh với bán dẫn khối, siêu mạng [1] và hố giam cầm trong sự có mặt của từ trường lượng tử. ngoài trong các hệ bán dẫn khối (hiệu ứng âm - điện và âm - điện - từ trong bán dẫn n-InSb 2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ở nhiệt độ thấp), hệ bán dẫn hai chiều (hiệu ứng âm - điện – từ trong hố lượng tử và trong Xét dây lượng tử hình trụ với hố thế vô siêu mạng pha tạp) cũng như dây lượng tử hạn, trong đó giả thiết rằng điện tử có thể bằng phương pháp cổ điển. Các kết quả chỉ ra chuyển động tự do theo phương z và bị giam rằng trường âm - điện - từ chỉ xuất hiện trong cầm theo hai phương còn lại x và y. Hàm vùng từ trường yếu và nhiệt độ cao. Khi sử riêng của điện tử trong dây lượng tử này đã dụng phương pháp lượng tử nghiên cứu các nhận được từ việc giải phương trình bài toán này, các kết quả cho thấy trường âm Schrodinger cho một điện tử chuyển động - điện - từ tỉ lệ thuận với độ lớn của từ trường trong dây đó khi có từ trường là: ngoài trong vùng từ trường yếu tại nhiệt độ ( N  n )! p  n  2 F1  N , n  1;   i z z  N ,n ,l ( r )  N * e il e  2 (1) cao và tỉ lệ nghịch với độ lớn của từ trường 2L( N ! ) ngoài trong vùng từ trường mạnh tại nhiệt độ ở đây   r 2 / 2a c2 , r bán kính của dây lượng thấp đối với bán dẫn khối. Đối với bán dẫn tử; ac = c / eB là bán kính cyclotron; hai chiều và dây lượng tử thì trường âm - l = 1,2,... là số lượng tử quỹ đạo; N = 0,1,2, ... điện - từ có nhiều cực đại trong miền từ là số lượng tử từ; n = 0,±1,±2,... là số lượng trường mạnh tại nhiệt độ thấp và nó gần như tử góc phương vị; L là chiều dài; pz là hình 490
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 chiếu của véc tơ động lượng của điện tử dọc Sử dụng Hamiltonian (4) tương tác của hệ theo trục z; và điện tử sóng âm ngoài và tán xạ điện tử với N *  ac2  e   F12  a n ,l , n  1; d , phonon trong dây lượng tử hình trụ hố thế vô 2 R n (2) 0 hạn trong sự lượng tử hóa lần thứ hai thay ở đây F12 ( a\n\,l ,\n \ 1; ) là dạng tổng quát vào phương trình chuyển động của hệ điện tử của hàm siêu bội hữu hạn  = 0; a\ n\,l là trung bình. Nhận được phương trình động nghiệm của hàm siêu bội F1 ( a\n\,l ,\n \ 1; ) =0. lượng tử cho hệ điện tử với thời gian phục hồi xung lượng xấp xỉ là hằng số trong dây Phổ năng lượng của điện tử được chọn theo dạng đơn giản nhất là lượng tử trong sự có mặt của từ trường mạnh eE   h , p  fp f pNz ,n ,l  f pNz ,,n0,l   N ,n ,l p2  pz  z  ANn ,l ; ANn ,l   c  N     , (3) n 1 l  B ( ) c z  N ,n ,l , p z z 2m  2 2 2  2 N ' ,n' ,l ' 2 2   Ck I J NN' N k  ở đây m là khối lượng hiệu dụng của điện 2   N ,n ,l ,N ' ,n' ,l ' , p z ,k N ,n ,l tử;  c   / ma c2 là tần số cyclotron.       f pNz ,n ,l  f pNz',nk' ,l'  ( 2 p z k  k 2 ) / 2m  nN,n,'N,l',l'  k  Giả sử rằng sóng âm ngoài có tần số ωq       f pNz ,n ,l  f pNz',nk' ,l'  ( 2 p z k  k 2 ) / 2m  nN,n,'N,l',l'  k  truyền dọc trong dây lượng tử và xét trường       f pNz',nk' ,l'  f pNz ,n ,l  ( 2 p z k  k 2 ) / 2m  nN,n,'N,l',l'  k  hợp thực tế từ điểm thực nghiệm ở nhiệt độ thấp, khi ωq/η=νs|q|/η >1, ở đây η       f pNz',nk' ,l'  f pNz ,n ,l  ( 2 p z k  k 2 ) / 2m  nN,n,'N,l',l'  k  là tần số dao động của điện tử, vs vận tốc sóng  2 N ' ,n' ,l ' 2   Cq U N ,n ,l Nq  âm, q là số sóng âm ngoài và d là quãng đường 2 N ,n ,l ,N ' ,n' ,l ' , p z ,q      2p q  q2  tự do trung bình của điện tử. Hamiltonian mô   f pNz ,n ,l  f pNz',nq' ,l'   z  nN,n,'N,l',l'  q  k    2m  tả tương tác của hệ điện tử với phonon âm 2       trong và ngoài trong dây lượng tử trong sự   f pNz',nq' ,l'  f pNz ,n ,l   q 2 p q (5) z  nN,n,'N,l',l'  k  q  lượng tử hóa lần thứ hai như sau  2m   H     NB ,n ,l , p z a N ,n ,l , p z a N ,n ,l , p z   k bk bk ở đây h là vectơ đơn vị dọc theo hướng N ,n ,l , p z k của từ trường; f pNz ,,n0,l là hàm phân bố điện tử   I NN,'n,n,l' ,l' Ck J NN' a N ' ,n' ,l' , p k a N ,n ,l,N ' , z  N ' ,n' ,l' , p' z    bk  bk   (4) cân bằng; f pNz ,n ,l là hàm phân bố điện tử không n' ,l' ,k cân bằng được gây ra bởi các trường ngoài;   CqU NN,'n,n,l' ,l' a N ' ,n' ,l' , p z q a  b  exp( iq t ), N ,n ,l,N ' , N' ,n' ,l' , p' q z Nq là số phonon ngoài; Nk là số phonon trong; n' ,l' ,q nN,n,'N,l',l'  ANn ,l  ANn'',l' và  (  ) là thời gian phục ở đây C k   k / 2 v s SL  là hệ số tương hồi xung lượng. tác giữa điện tử và phonon trong; ρ là mật độ Thực hiện các biến đổi giải tích đối với khối lượng của bán dẫn; Λ là hằng số thế phương trình (5), đồng thời xét tại điều kiện từ dạng; S là thiết diện của dây lượng tử; trường mạnh và nhiệt độ thấp (ωc >> kBT, ωc C q  iv l2  q3 / 2 FS  là hệ số tương tác >> η), chúng tôi nhận được biểu thức giải tích giữa điện tử và phonon ngoài; với cho trường âm – điện – từ trong dây lượng tử F  q(1   l2 ) /( 2 t )   l /  t  2(1   t2 ) /( 2 t ) , hình trụ với hố thế vô hạn như sau:   l  ( 1  v s2 / vl2 )1 / 2 ,  t  ( 1  v s2 / vt2 )1 / 2 , vl (vt) E AME    e2m (6) là vận tốc sóng âm dọc (ngang); a N ,n ,l , p z (   ( A1  A2 )( 1   2 )(  2  1 ANn ,l ) n ,n' ,l ,l ' [    A ] 2  [(  2  1 )(   ANn ,l )] 2 n ,l aN ,n ,l , p z ) là toán tử sinh (hủy) điện tử; bk ( bk ) N ,N ' 2 1 N là toán tử sinh (hủy) phonon âm trong và bq ở đây 1  ci( x ) cos( x )  si( x ) sin( x ) , là toán tử hủy phonon âm ngoài. U NN,'n,n,l' ,l' là yếu  2  ci( x ) sin( x )  si( x ) cos( x ) tố ma trận của toán tử U = exp(iqy - klz), với  ( 1 )k x 2k 1 ; x 1  kl = (q2 – (ωq/vl)2)1/2 và I NN ,'n,n,l' ,l' là thừa số dạng si( x )    , 2 k 1 ( 2k  1 )( 2k  1 )!  0 c của điện tử. 491
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1  ( 1 )k x 2 k k BT trong khi bán kính của dây lượng tử là khác ci( x )   ln( x )   ;  , k 1 2k ( 2k )!  0 c nhau. Trường âm – điện – từ đạt đến giá trị lớn 2 nhất xấp xỉ 2,1V/m ở bán kính R = 35.0nm và e  kBT   2 2 3 A1   I NN,'n,n,l' ,l' J NN'   2mANn,l 2 xấp xỉ 2,8V/m tại R = 30.0nm ở nhiệt độ 44k vs LS N,n,l ,N' ,n' ,l' khoảng 15K với độ lớn của từ trường B = 2,0T.   ( 1     2mANn,l )3 ( 2     2mANn,l )3 .  Trái lại, hình 2 cho thấy các đỉnh cực đại của trường âm – điện – từ dịch chuyển về phía nhiệt 2 8e   vs  4 3 2 U NN,'n,n,l' ,l'   2mANn ,l 2  3 A2  q  2 độ cao khi từ trường tăng bởi vì điều kiện xuất FS N ,n ,l ,N ' ,n' ,l' hiện các đỉnh cực đại không phụ thuộc vào bán   q ( q 2  2m( nN,n,'N,l',l'  k  q ))  kính của dây lượng tử nhưng lại phụ thuộc vào q độ lớn của từ trường. Từ kết quả tính toán, giá   ( q 2  2m( nN,n,'N,l',l'  k  q )) trị cực đại của trường âm – điện – từ xấp xỉ 1  2m( nN,n,'N,l',l'  ANn ,l   k ) 2,7V/m tại T = 15K, B = 2,0T và xấp xỉ 3,3V/m  2  2m( nN,n,'N,l',l'  ANn ,l   k ). tại T = 18K, B = 2,2T. Để thấy rõ sự phụ thuộc của trường âm – điện – từ trong dây lượng tử vào nhiệt độ trong vùng từ trường mạnh, chúng tôi sẽ vẽ đồ thị và thảo luận các kết quả trên dây lượng tử hình trụ với hố thế vô hạn AlGaAs/GaAs. Các tham số được sử dụng trong các tính toán số như [1, 2]: τ0 = 10-12 s,  = 104 Wm-2, L = 100 nm, ρ = 5320 kgm-3, vl = 2×103 ms-1, vt = 18×102 ms-1, vs = 5370 ms−1, Λ = 13.5 eV, ωk Hình 2. Sự phụ thuộc của trường âm – điện – từ = 4.5×109 s−1, m = 0.067me, n=0,±1; n’=0,±1; vào nhiệt độ của hệ với độ lớn từ trường B = l=1; l’=1. 2.0T (đường nét đứt), B = 2.2T (đường liền nét) ứng với bán kính của dây lượng tử R = 30.0nm 3. KẾT LUẬN Trong bài báo này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp phương trình động lượng tử để nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên trường âm - điện - từ trong dây lượng tử hình trụ với hố thế vô hạn thu được biểu thức giải tích cho Hình 1. Sự phụ thuộc của trường âm – điện – trường âm - điện - từ trong dây lượng tử. từ vào nhiệt độ của hệ với bán kính của dây Kết quả lý thuyết của trường âm - điện - từ lượng tử R = 35.0nm (đường nét đứt), đã được tính toán, vẽ đồ thị và biện luận với R = 30.0nm (đường liền nét) ứng với độ lớn dây lượng tử hình trụ với hố thế vô hạn điển từ trường B = 2.0T hình AlGaAs/GaAs theo nhiệt độ. Các kết quả Hình 1 và 2 tương ứng thể hiện sự phụ thuộc cho thấy có sự ảnh hưởng mạnh của nhiệt độ của trường âm – điện – từ trong phương trình lên trường âm - điện - từ trong dây lượng tử (6) vào nhiệt độ ứng với các giá trị khác nhau hình trụ trong vùng từ trường mạnh. của bán kính của dây lượng tử hình trụ và độ 4. TÀI LIỆU THAM KHẢO lớn của từ trường (trong vùng từ trường mạnh) có nhiều cực đại riêng biệt. Kết quả cho thấy có [1] N. Q. Bau, N. V. Hieu, and N. V. Nhan, (2012), sự khác nhau so với kết quả trong bán dẫn khối, Superlattices and Microstructures 52, 921. hố lượng tử. Ngoài ra, hình 1 còn cho thấy các [2] H. D. Trien and N. V. Nhan, (2011), Journal of USA-PIER Letters 20, 87. vị trí của các cực đại gần như không thay đổi 492

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2418 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.