Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Hiệu ứng Hall lượng tử trong dây lượng tử hình trụ

Đề tài có cấu trúc gồm 3 chương giới thiệu về dây lượng tử với hố thế cao vô hạn và hiệu ứng Hall trong bán dẫn khối tính độ dẫn Hall và hệ số Hall trong dây lượng tử hình trụ với hố thế cao vô hạn bằng phương pháp phương trình động lượng tử; tính toán số và vẽ đồ thị các kết quả lý thuyết cho dây lượng tử hình trụ với hố thế cao vô hạn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Hiệu ứng Hall lượng tử trong dây lượng tử hình trụ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------------- NGUYỄN ĐỨC LƢƠNG HIỆU ỨNG HALL LƢỢNG TỬ TRONG DÂY LƢỢNG TỬ HÌNH TRỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------------- NGUYỄN ĐỨC LƢƠNG HIỆU ỨNG HALL LƢỢNG TỬ TRONG DÂY LƢỢNG TỬ HÌNH TRỤ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán Mã số: 60 44 01 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCNGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. TS. NGUYỄN QUANG BÁU HÀ NỘI – 2014 2 Lêi c¶m ¬n Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy giáo, GS. TS.Nguyễn Quang Báu, người đã trực tiếp chỉ bảo tận tình, trực tiếp giúp đỡ emtrong suốt thời gian học tập và hoàn thành Bản luận văn thạc sĩ khoa học này. Em cũng gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới tất cả các Thầy Cô, Tập thểcán bộ Bộ môn Vật lý lý thuyết, cùng toàn thể người thân, bạn bè đã giúp đỡ,dạy bảo, động viên, và trực tiếp đóng góp, trao đổi những ý kiến khoa học quýbáu để em có thể hoàn thành Bản luận văn này. Qua đây, em cũng chân thành gửi lời cảm ơn tới các Thầy C« ở KhoaVật lý đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trongsuốt quá trình học tập và hoàn thành Bản luận văn này. Hà Nội, ngày 05 tháng 09 năm 2014 Học viên Nguyễn Đức Lương 3 MỤC LỤC1. CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ DÂY LƢỢNG TỬ VỚI HỐ THẾ CAO VÔ HẠN VÀ HIỆU ỨNG HALL TRONG BÁN DẪN KHỐI............................91.1. Dây lượng tử hình trụ với hố thế cao vô hạn.................................................9 1.1.1. Khái niệm về dây lượng tử....................................................................9 1.1.2. Hàm sóng và phổ năng lượng của dây lượng tử hình trụ với hố thế cao vô hạn..................................................................................................101.2. Hiệu ứng Hall trong bán dẫn khối..................................................................11 1.2.1. Phương trình động lượng tử cho điện tử trong bán dẫn khối..............11 1.2.2. Biểu thức giải tích của độ dẫn Hall và hệ số Hall trong bán dẫn khối122. CHƢƠNG 2: TÍNH ĐỘ DẪN HALL VÀ HỆ SỐ HALL TRONG DÂY LƢỢNG TỬ HÌNH TRỤ VỚI HỐ THẾ CAO VÔ HẠN...................................192.1. Hamiltonian của hệ điện tử giam cầm – phonon trong dây lượng tử hình trụ với hố thế cao vô hạn....................................................................................192.2. Phương trình động lượng tử cho hệ điện tử trong dây lượng tử hình trụ với hố thế cao vô hạn...............................................................................................212.3. Biểu thức giải tích của độ dẫn Hall và hệ số Hall trong dây lượng tử hình trụ với hồ thế cao vô hạn...................................................................................293. CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN SỐ VÀ VẼ ĐỒ THỊ CÁC KẾT QUẢ LÝ THUYẾT CHO DÂY LƢỢNG TỬ HÌNH TRỤ VỚI HỐ THẾ CAO VÔ HẠN...........383.1. Sự phụ thuộc của hệ số Hall theo tần số sóng điện từ.................................39 3.2. Sự phụ thuộc của hệ số Hall theo từ trường B ...........................................403.3. Sự phụ thuộc của hệ số Hall vào bán kính dây lượng tử hình trụ..................413.4. Sự phụ thuộc của hệ số Hall vào chiều dài dây lượng tử hình trụ.................42KẾT LUẬN...............................................................................................................43TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................45PHỤ LỤC................................................................................................................47 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼHình 3.1. Sự phụ thuộc của hệ số Hall theo tần số sóng điện từ Trang 36 Hình 3.2. Sự phụ thuộc của hệ số Hall theo từ trường B Trang 37Hình 3.3. Sự phụ thuộc của hệ số Hall vào bán kính dây lượng tử Trang 38hình trụHình 3.4. Sự phụ thuộc của hệ số Hall vào chiều dài dây lượng tử Trang 39hình trụ 5 MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tài Khi chuyển nghiên cứu các tính chất nói chung và hoạt động nói riêng từ hệ 3chiều [1-5] sang hệ thấp chiều [6-8] thì các tính chất vật lý của nó có thay đổi cả vềđịnh lượng và định tính (xuất hiện hiệu ứng mới). Những cấu trúc thấp chiều nhưcác hố lượng tử (quantum wells), các cấu trúc siêu mạng (superlattices), các dâylượng tử (quantum wires), và các chấm lượng tử (quantum dots) … đã được tạo nênnhờ sự phát triển của công nghệ vật liệu mới với những phương pháp như kết tủahơi kim loại hóa hữu cơ (MOCDV), epytaxi chùm phân tử (MBE)… Trong các cấutrúc nano như vậy, chuyển động của hạt dẫn bị giới hạn nghiêm ngặt dọc theo mộthướng tọa độ với một vùng có kích thước đặc trưng vào cỡ bậc của bước sóng DeBroglie, các tính chất vật lý của điện tử thay đổi đáng kể, xuất hiện một số tính chấtmới khá ...