Đang tải... (xem toàn văn)
1. Lý do chọn đề tài Sự tiến bộ trong công nghệ bán dẫn hiện đại trong những năm gần đây cho phép chúng ta có khả năng chế tạo và nghiên cứu các tính chất của các cấu trúc nano bán dẫn như các giếng lượng tử (Quantum Wells), các dây lượng tử (Quantum Wires), các chấm lượng tử (Quantum Dots) và các vòng lượng tử (Quantum Rings) với nhiều hình dạng, kích thước và thành phần cấu tạo khác nhau 10,11,1318,24,25,30,31. Các hệ thấp chiều này tạo nên các hiệu ứng giam cầm điện tử và lỗ trống theo một chiều, hai chiều và cả ba chiều dẫn đến các tính chất khác so với bán dẫn khối thông thường 16,10,11,13. Các cấu trúc nano bán dẫn nói trên đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của vật lý mới và nhiều ứng dụng khác nhau trong quang học, quang tử học và thông tin lượng tử 8,9,12,1923. Các chấm lượng tử và phân tử chấm lượng tử bán dẫn được xem như giống các nguyên tử và phân tử nhân tạo. Tuy nhiên, khác với các phân tử thực, các phân tử chấm lượng tử với những cấu trúc (hình dạng, kích thước, khoảng cách giữa các chấm) nhất định cho phép thay đổi sự định xứ của hàm sóng của điện tử và lỗ trống giam cầm trong chúng bằng điện trường hoặc từ trường bên ngoài. Các phân tử chấm lượng tử đã thu hút rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học bởi vì nó là những ứng cử viên rất hấp dẫn trong việc chế tạo các siêu vật liệu có cấu trúc nano 8,9,1923, bit lượng tử ứng dụng trong máy tính lượng tử 1113. Sự phát triển của công nghệ chế tạo các cấu trúc nano bán dẫn cho phép chế tạo các phân tử gồm các chấm lượng xếp chồng dọc theo trục z 11,13,31 với các chấm trong phân tử có nhiều hình dạng khác nhau như hình ellipxôit, hình nón, hình thấu kính. Hệ số hấp thụ của một lớp các chấm lượng tử có dạng hình cầu hoặc ellipsoid đơn giản đã được tính toán trong các bài báo 29 và 32. Các tác giả trong bài báo 26 và 27 cũng đã khảo sát tính chất quang của một lớp các phân tử gồm hai chấm lượng tử 26 và ba chấm lượng tử 27. Tuy nhiên, trong bài báo 27, các tác giả mới chỉ quan tâm đến trường hợp phân tử gồm ba chấm lượng tử khi khoảng cách giữa các chấm chưa đủ lớn dẫn đến có sự xen phủ hàm sóng của điện tử và lỗ trống giữa các chấm. Trong luận văn này chúng tôi sẽ nghiên cứu và mô phỏng hệ số hấp thụ của một lớp các phân tử gồm ba chấm lượng tử có sự ảnh hưởng của từ trường ngoài khi khoảng cách giữa các chấm trong phân tử ba chấm lượng tử thay đổi từ giá trị rất nhỏ đến giá trị lớn. Một lớp phân tử chấm lượng tử được tạo nên từ các phân tử gồm ba chấm lượng tử InAsGaAs xếp chồng lên nhau dọc theo trục z, các chấm lượng tử này có hình dạng thấu kính với độ cao và bán kính khác nhau đáng kể. Từ trường ngoài đặt lên hệ hướng theo trục z, trùng với hướng mọc của hệ. Sự không đồng nhất về mặt hình học của phân tử chấm lượng tử theo trục z tạo ra những sự khác biệt của các trạng thái năng lượng của điện tử dưới ảnh hưởng của từ trường ngoài, điều này cũng sẽ ảnh hưởng tới hệ số hấp thụ của một lớp các phân tử ba chấm lượng tử. Trong luận văn này, chúng tôi sẽ khảo sát sự thay đổi của hệ số hấp thụ của một lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử khi thay đổi độ lớn từ trường ngoài hướng theo trục z ứng với khoảng cách giữa chấm lượng tử ở giữa có bán kính lớn với hai chấm có bán kính nhỏ trong phân tử gồm ba chấm lượng tử lần lượt là d1=20 nm, d2=10 nm và d3=5 nm. Các kết quả tính toán cũng sẽ được so sánh với các tính toán và mô phỏng của các tác giả khác.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN THỊ TRANG HỆ SỐ HẤP THỤ CỦA MỘT LỚP PHÂN TỬ GỒM BA CHẤM LƯỢNG TỬ Chuyên ngành: Vật lí lí thuyết vật lí toán Mã số: 60 44 01 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT LÍ Giảng viên hướng dẫn: TS Lê Minh Thư Hà Nội - 2015 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu với nỗ lực thân giúp đỡ thầy cô, anh chị bạn lớp cao học, hoàn thành luận văn Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Minh Thư Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô tổ môn Vật lí lí thuyết thầy cô trực tiếp giảng dạy lớp cao học Vật lí K23 , nhiệt tình giảng dạy, tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình học tập Mặc dù cố gắng luận văn không tránh khỏi thiếu sót Kính mong góp ý, bảo quý thầy cô, bạn đọc để luận văn hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Trang MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Sự tiến công nghệ bán dẫn đại năm gần cho phép có khả chế tạo nghiên cứu tính chất cấu trúc nano bán dẫn giếng lượng tử (Quantum Wells), dây lượng tử (Quantum Wires), chấm lượng tử (Quantum Dots) vòng lượng tử (Quantum Rings) với nhiều hình dạng, kích thước thành phần cấu tạo khác [10,11,13-18,24,25,30,31] Các hệ thấp chiều tạo nên hiệu ứng giam cầm điện tử lỗ trống theo chiều, hai chiều ba chiều dẫn đến tính chất khác so với bán dẫn khối thông thường [16,10,11,13] Các cấu trúc nano bán dẫn nói đóng vai trò quan trọng phát triển vật lý nhiều ứng dụng khác quang học, quang tử học thông tin lượng tử [8,9,12,19-23] Các chấm lượng tử phân tử chấm lượng tử bán dẫn xem giống nguyên tử phân tử nhân tạo Tuy nhiên, khác với phân tử thực, phân tử chấm lượng tử với cấu trúc (hình dạng, kích thước, khoảng cách chấm) định cho phép thay đổi định xứ hàm sóng điện tử lỗ trống giam cầm chúng điện trường từ trường bên Các phân tử chấm lượng tử thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học ứng cử viên hấp dẫn việc chế tạo siêu vật liệu có cấu trúc nano [8,9,19-23], bit lượng tử ứng dụng máy tính lượng tử [11-13] Sự phát triển công nghệ chế tạo cấu trúc nano bán dẫn cho phép chế tạo phân tử gồm chấm lượng xếp chồng dọc theo trục z [11,13,31] với chấm phân tử có nhiều hình dạng khác hình ellipxôit, hình nón, hình thấu kính Hệ số hấp thụ lớp chấm lượng tử có dạng hình cầu ellipsoid đơn giản tính toán báo [29] [32] Các tác giả báo [26] [27] khảo sát tính chất quang lớp phân tử gồm hai chấm lượng tử [26] ba chấm lượng tử [27] Tuy nhiên, báo [27], tác giả quan tâm đến trường hợp phân tử gồm ba chấm lượng tử khoảng cách chấm chưa đủ lớn dẫn đến có xen phủ hàm sóng điện tử lỗ trống chấm Trong luận văn nghiên cứu mô hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử có ảnh hưởng từ trường khoảng cách chấm phân tử ba chấm lượng tử thay đổi từ giá trị nhỏ đến giá trị lớn Một lớp phân tử chấm lượng tử tạo nên từ phân tử gồm ba chấm lượng tử InAs/GaAs xếp chồng lên dọc theo trục z, chấm lượng tử có hình dạng thấu kính với độ cao bán kính khác đáng kể Từ trường đặt lên hệ hướng theo trục z, trùng với hướng mọc hệ Sự không đồng mặt hình học phân tử chấm lượng tử theo trục z tạo khác biệt trạng thái lượng điện tử ảnh hưởng từ trường ngoài, điều ảnh hưởng tới hệ số hấp thụ lớp phân tử ba chấm lượng tử Trong luận văn này, khảo sát thay đổi hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử thay đổi độ lớn từ trường hướng theo trục z ứng với khoảng cách chấm lượng tử có bán kính lớn với hai chấm có bán kính nhỏ phân tử gồm ba chấm lượng tử d1=20 nm, d2=10 nm d3=5 nm Các kết tính toán so sánh với tính toán mô tác giả khác Mục đích nghiên cứu Trong luận văn này, giải phương trình Schrodinger để tìm trạng thái (năng lượng hàm sóng) điện tử lỗ trống giam cầm phân tử gồm ba chấm lượng tử từ trường với khoảng cách khác chấm phân tử gồm ba chấm lượng tử Ảnh hưởng từ trường khoảng cách chấm lên định xứ điện tử lỗ trống chấm tính toán chi tiết Chúng mô hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử khảo sát chi tiết ảnh hưởng từ trường khoảng cách chấm lượng tử phân tử gồm ba chấm lượng tử lên hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử InAs/GaAs xếp chồng lên theo phương z hướng mọc hệ Khảo sát chi tiết ảnh hưởng từ trường lên trạng thái điện tử lỗ trống giam cầm phân tử gồm ba chấm lượng tử InAs/GaAs khoảng cách chấm lượng tử phân tử gồm ba chấm lượng tử thay đổi Sự thay đổi độ lớn từ trường khoảng cách chấm lượng tử phân tử dẫn đến thay đổi hệ số hấp thụ lớp phân tử ba chấm lượng tử InAs/GaAs Trong khuôn khổ lí thuyết bán dẫn, sử dụng phương pháp khối lượng hiệu dụng, Hamiltonian gần vùng điện tử lỗ trống giam cầm cấu trúc nano bán dẫn Chúng giải phương trình Schrodinger tìm trạng thái điện tử lỗ trống phần mềm mô COMSOL Multiphysics [33] Đóng góp luận văn Trong tài liệu [27] tác giả khảo sát ảnh hưởng từ trường lên định xứ điện tử lỗ trống khoảng cách chấm lượng tử phân tử ba chấm lượng tử d=10 nm d=12 nm Với khoảng cách hai chấm, xen phủ hàm sóng chấm đủ lớn điện tử nhỏ lỗ trống Tuy nhiên, khảo sát ảnh hưởng từ trường lên định xứ điện tử lỗ trống khoảng cách chấm lượng tử phân tử ba chấm lượng tử đủ lớn nhỏ Khi khoảng cách chấm lượng tử phân tử gồm ba chấm lượng tử đủ lớn xen phủ hàm sóng điện tử lỗ trống chấm nhỏ Khi từ trường thay đổi làm thay đổi định xứ hàm sóng điện tử lỗ trống giam cầm phân tử ba chấm lượng tử Trong khi khoảng cách chấm nhỏ xen phủ hàm sóng điện tử lỗ trông mạnh điều xảy từ trường không, độ lớn cảm ứng từ từ trường thay đổi không làm thay đổi định xứ điện tử lỗ trống phân tử gồm ba chấm lượng tử Những tính chất túy mang chất lượng tử hệ có có ảnh hưởng tới hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp gần khối lượng hiệu dụng với Hamiltonian gần vùng để tìm trạng thái điện tử lỗ trống giam cầm phân tử ba chấm lượng tử Phương trình Schrodinger cho điện tử lỗ trống gần vùng giải phương pháp lặp phi tuyến [28] sử dụng phần mềm mô COMSOL Multiphysics [33] Khi có hàm sóng lượng điện tử lỗ trống, sử dụng mô hình lai gián đoạn/liên tục [29,32] cho phép tìm độ phân cực phân tử gồm ba chấm lượng tử riêng biệt Sau đó, dùng công thức Vlieger [29,32] cho phép mô hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử Các tính toán số luận văn, sử dụng phần mềm tính toán số Mathematica, phần mềm vẽ đồ thị Origin Sigma Plot, phần mềm mô COMSOL Multiphysics [33] Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận phụ lục, cụ thể luận văn gồm chương sau: Chương I: Giới thiệu tổng quan Trong chương giới thiệu cấu trúc nano bán dẫn, chấm lượng tử bán dẫn, phân tử chấm lượng tử bán dẫn Chương II: Phương pháp tính toán Chương trình bày về: Phương pháp khối lượng hiệu dụng, Hamiltonian điện tử lỗ trống gần vùng, giải phương trình Schrodinger tìm trạng thái điện tử lỗ trống giam cầm cấu trúc nano bán dẫn phần mềm COMSOL Multiphysics Chúng tìm độ phân cực cấu trúc nano bán dẫn từ mô hình lai gián đoạn/liên tục Sử dụng công thức Vlieger để tính hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử bán dẫn Chương III: Kết mô thảo luận Chương trình bày kết mô lượng chuyển dời quang, bình phương độ lớn tích phân phủ hàm sóng lỗ trống điện tử giam cầm phân tử gồm ba chấm lượng tử InAs/GaAs, ảnh hưởng từ trường lên hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử InAs/GaAs khoảng cách chấm lượng tử phân tử d1=20 nm, d2=10 nm d3=5 nm CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược lý thuyết vùng lượng vật rắn Trong tinh thể điện tử chuyển động không hoàn toàn tự Đó tinh thể, nguyên tử xếp cách tuần hoàn, đặn nên điện tử nguyên tử chuyển động trường tuần hoàn mạng tinh thể Để xác định trạng thái phổ lượng điện tử trường tuần hoàn mạng tinh thể ta phải giải phương trình Schrodinger gần điện tử [1,2,4,6]: 2 − 2m ∇ + U ( r )ψ k ( r ) = Eψ k ( r ) (1.1) với U ( r ) = U ( r + R ) tuần hoàn mạng tinh thể, R vectơ mạng Khi giải toán cho ta tranh khái quát sơ đồ vùng lượng: gồm vùng lượng phép ngăn cách vùng lượng phép vùng lượng cấm Bức tranh vùng lượng có tính tuần hoàn [1,2,4,6] Đối với điện tử hóa trị liên kết yếu với nguyên tử nút mạng, tuần hoàn mạng tác động lên electron ta xem nhiễu loạn Với phép gần điện tử liên kết yếu, tạo thành vùng lượng liên quan đến phản xạ Bragg sóng điện từ biên vùng Brillouin Vùng lượng liên tục nằm vùng gián đoạn biên vùng [1,2,4,6] Đối với electron nằm sâu lớp bên vỏ nguyên tử, liên kết electron với nguyên tử mạnh, bứt khỏi nguyên tử Với phép gần liên kết mạnh, vùng lượng tạo thành tách mức lượng nguyên tử gây tương tác nguyên tử Đối với tinh thể có kích thước hữu hạn chứa N nguyên tử vùng có N mức con, khoảng cách mức tỉ lệ nghịch với số nguyên tử tinh thể Khi lượng tăng bề rộng vùng cho phép tăng bề rộng vùng cấm giảm [1,2,4,6] Các điện tử làm đầy mức lượng vùng cho phép tuân theo nguyên lí Pauli nguyên lí lượng cực tiểu Số điện tử tinh thể hữu hạn nên điện tử làm đầy vùng từ thấp lên cao Vùng lượng phép phía trống hoàn toàn lấp đầy phần gọi vùng dẫn Ngăn cách vùng dẫn vùng hóa trị vùng cấm Có N vùng lượng phép, ngăn cách vùng lượng cấm Nhưng lại ta rút gọn vùng [1,2,4,6]: * Vùng hóa trị: vùng có lượng thấp theo thang lượng, vùng mà điện tử bị liên kết mạnh với nguyên tử không linh động * Vùng dẫn: vùng có mức lượng cao nhất, vùng mà điện tử linh động (gần giống điện tử tự do) điện tử vùng điện tử dẫn, có nghĩa chất có khả dẫn điện có điện tử tồn vùng dẫn Tính dẫn điện tăng mật độ điện tử vùng dẫn tăng * Vùng cấm: vùng nằm vùng hóa trị vùng dẫn, mức lượng điện tử tồn vùng cấm ba chấm lượng tử tuân theo quy luật bình thường không bị thay đổi nhiều theo từ trường trường hợp khoảng cách hai chấm d1=20 nm Tuy nhiên, khoảng cách hai chấm d2=10 nm nhận thấy phụ thuộc lượng chuyển dời quang vào từ trường chuyển dời khác khác phụ thuộc lượng điện tử lỗ trống vào từ trường trạng thái khác khác khác rõ nét trường hợp d1=20 nm (hình 3.6) Hơn có thay đổi định xứ điện tử từ trường thay đổi nên dẫn tới bình phương độ lớn tích phân phủ hàm sóng lỗ trống điện tử thay đổi Cụ thể bình phương độ lớn tích phân phủ ứng với chuyển dời quang h1-e1 giảm dần từ cỡ 0.55 xuống 0.2, bình phương độ lớn tích phân phủ ứng với chuyển dời quang h1-e3 lại tăng dần từ cỡ 0.35 lên gần 0.75 (hình 3.7) Những thay đổi xảy không đột ngột trường hợp khoảng cách hai chấm d1=20nm mà có thay đổi định xứ điện tử đột ngột xung quanh điểm “anticrossing” 48 Hình 3.9 Sự phụ thuộc lượng chuyển dời quang vào từ trường phân tử gồm hai chấm lượng tử, khoảng cách chấm có bán kính lớn hai chấm có bán kính nhỏ d3 = nm Hình 3.10 Sự phụ thuộc bình phương tích phân phủ hàm sóng điện tử lỗ trống giam cầm phân tử ba chấm lượng tử vào từ trường ngoài, khoảng cách chấm có bán kính lớn hai chấm có bán kính nhỏ d3 = nm 49 e3 e3 e2 e2 e1 e1 h1 h1 B=0T B = 20 T Hình 3.11 Hàm sóng lỗ trống điện tử giam cầm phân tử gồm ba chấm lượng tử bán dẫn, khoảng cách chấm có bán kính lớn hai chấm có bán kính nhỏ d3 = nm 50 Sự phụ thuộc lượng chuyển dời quang bình phương độ lớn tích phân phủ vào từ trường phân tử gồm ba chấm lượng tử khoảng cách hai chấm d3=5nm vẽ hình 3.9 hình 3.10 cho thấy không xuất điểm “anticrossing” Điều giải thích xen phủ mạnh hàm sóng điện tử lỗ trống phân tử gồm ba chấm lượng tử khoảng cách chấm nhỏ Khi từ trường B=0 hay B=20T trạng thái e1 e3 điện tử định xứ ba chấm, trạng thái h1 lỗ trống định xứ ba chấm (hình 3.11) Do mức lượng tách xa định xứ điện tử lỗ trống trạng thái e1, e2 e3 hay h1 thay đổi từ trường thay đổi dẫn đến lượng chuyển dời quang E11, E12, E13 không thay đổi từ trường thay đổi (hình 3.9) Bình phương độ lớn tích phân phủ không thay đổi, có giá trị cỡ 0.9 chuyển dời quang h1-e1 giảm từ cỡ 0.1 đến chuyển dời quang h1-e3 từ trường thay đổi từ đến 20 T Các kết tính toán hoàn toàn phù hợp với tính toán tài liệu [27] cho trường hợp khoảng cách chấm có bán kính lớn hai chấm có bán kính nhỏ 10 nm Tuy nhiên, mở rộng tính toán cho trường hợp khoảng cách chấm có bán kính lớn hai chấm có bán kính nhỏ 20 nm nm thu kết phụ thuộc định xứ hàm sóng điện tử lỗ trống, lượng chuyển dời quang, bình phương tích phân phủ vào từ trường phù hợp cách định tính tính toán tác giả tài liệu [26] 3.2 Hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử Khi biết phụ thuộc lượng chuyển dời quang bình phương độ lớn tích phân phủ vào từ trường ngoài, sử dụng công thức Vlieger 51 trình bày phần 2.2 mô phụ thuộc hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử vào lượng chuyển dời quang từ trường khoảng cách chấm lượng tử có bán kính lớn với hai chấm lượng tử có bán kính nhỏ phân tử gồm ba chấm lượng tử d1=20 nm, d2=10 nm d3=5 nm Trong tính toán chọn thông số aL=100 nm; reh=0.6 nm, εm=13.1, hệ số Γ=1meV, góc tới θ i = 60o chọn theo tài liệu tham khảo [25,27] Hình 3.12 Sự phụ thuộc hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử vào lượng chuyển dời quang từ trường ngoài; khoảng cách chấm có bán kính lớn hai chấm có bán kính nhỏ d1=20 nm, hệ số Γ=1meV 52 Hình 3.13 Sự phụ thuộc hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử vào lượng chuyển dời quang từ trường gần điểm “anticrossing”; khoảng cách chấm có bán kính lớn hai chấm có bán kính nhỏ d1=20 nm, hệ số Γ=5µeV Hình 3.14 Sự phụ thuộc hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử vào lượng chuyển dời quang từ trường ngoài; khoảng cách chấm có bán kính lớn hai chấm có bán kính nhỏ d2 = 10 nm, hệ số Γ=1meV 53 Hình 3.15 Sự phụ thuộc hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử vào lượng chuyển dời quang từ trường ngoài; khoảng cách chấm có bán kính lớn hai chấm có bán kính nhỏ d1 = nm, hệ số Γ=1meV Hình vẽ 3.12 cho thấy phụ thuộc hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử vào lượng chuyển dời quang từ trường khoảng cách hai chấm d1=20 nm Trường hợp này, nhận thấy từ trường trường thay đổi từ đến 20 T có đỉnh hấp thụ, nhìn kĩ đồ thị nhận thấy đỉnh hấp thụ tương ứng với chuyển dời quang h1-e1 từ trường 0[...]... (năng lượng và hàm sóng) của các điện tử và lỗ trống từ đó tính được tích phân phủ, hệ số phản xạ, hệ số truyền qua và hệ số hấp thụ của một lớp các phân tử gồm ba chấm lượng tử Việc thay đổi từ trường và khoảng cách giữa các chấm lượng tử trong phân tử gồm ba chấm lượng tử giúp chúng ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ của lớp vào từ trường ngoài với các khoảng cách khác nhau giữa các chấm. .. 2.2 Hệ số hấp thụ của một lớp các phân tử gồm ba chấm lượng tử 32 Chúng tôi xét hệ gồm một lớp các phân tử chấm lượng tử có kích thước đặc trưng a đặt trong một chất bán dẫn nền khi có chùm ánh sáng đi qua Với hệ này, chúng tôi giả thiết λ > a L > a Hình 2.1 Một lớp các phân tử gồm ba chấm lượng tử bán dẫn Trong đó λ là bước sóng của sóng điện từ và aL là khoảng cách giữa các phân tử chấm lượng tử. .. từ của các cấu trúc nano bán dẫn mà phân tử chấm lượng tử là một trong những hệ có triển vọng ứng dụng rất lớn Phân tử gồm ba chấm lượng tử là một hệ gồm ba chấm lượng tử được đề xuất để điều khiển trạng thái của điện tử và lỗ trống bằng cách thay đổi khoảng cách giữa các chấm lượng tử, hoặc thay đổi điện trường, từ trường ngoài áp đặt lên hệ Phân tử ba chấm lượng tử có thể có rất nhiều hình dạng khác... lược về lý thuyết vùng năng lượng của vật rắn; các khái niệm hệ thấp chiều , trong các hệ thấp chiều chúng tôi đưa ra được đồ thị năng lượng và hàm mật độ trạng thái của điện tử trong từng hệ thấp chiều đó để thấy được sự khác nhau trong từng hệ; đồng thời giới thiệu một cách tổng quát về chấm lượng tử và phân tử chấm lượng tử bán dẫn; đưa ra mô hình phân tử gồm ba chấm lượng tử mà chúng tôi sẽ nghiên... 1.7 Phân tử gồm ba chấm lượng tử bán dẫn Trong luận văn này, chúng tôi xét phân tử gồm ba chấm lượng tử có hình dạng thấu kính (hình 1.7) một trong những hình dạng được cho là rất gần với thực nghiệm thu được trong thời gian gần đây [11,13,31] Kích thước của các 19 chấm trong phân tử khác nhau đáng kể Chấm lượng tử ở giữa có độ cao hC nhỏ hơn độ cao hS của hai chấm hai bên, trong khi đó thì chấm lượng. .. điện tử và lỗ trống bằng khối lượng hiệu dụng m* của chúng Bài toán của ta bây giờ trở thành điện tử hay lỗ trống có khối lượng bằng khối lượng hiệu * dụng me ( h ) chuyển động trong thế giam cầm Ve( h ) ( r ) của phân tử gồm ba chấm lượng tử bán dẫn Ta xét trường hợp điện tử và lỗ trống chuyển động trong phân tử gồm ba chấm lượng tử được tạo thành bởi InAs, xung quanh là GaAs, khi đó điện tử (lỗ... 1.3 Chấm lượng tử bán dẫn và phân tử chấm lượng tử bán dẫn Chấm lượng tử bán dẫn (Quantum Dots) là các tinh thể nano bán dẫn có kích thước từ vài nanomet tới vài chục nanomet Chấm lượng tử giam giữ các điện tử, lỗ trống và các cặp điện tử - lỗ trống (còn gọi là các exciton) theo cả ba chiều trong một khoảng cỡ bước sóng De Broglie của các điện tử Sự giam giữ này dẫn tới các mức năng lượng của hệ bị lượng. .. hướng và chuyển động tự do theo một hướng còn lại + Hệ chấm lượng tử: Trong hệ này các hạt mang điện bị giam nhốt theo cả ba hướng và không thể chuyển động tự do theo bất kì hướng nào (a) (b) (c) (d) Hình 1.2 Các hệ thấp chiều: (a) Hệ ba chiều, (b) Hệ hai chiều, (c) Hệ một chiều, (d) Hệ không chiều 1.2.2 Điện tử trong hệ thấp chiều 10 a Điện tử trong hệ vật liệu khối Trong hệ ba chiều, vật rắn được xem... phân tử chấm lượng tử bán dẫn cung cấp cho chúng ta cơ hội để điều khiển và tái định xứ hàm sóng của lỗ trống và 18 điện tử trong phân tử chấm lượng tử khi thay đổi hình dạng, kích thước các chấm, thay đổi khoảng cách giữa các chấm hay trường ngoài Đây là điểm khác biệt với so với các phân tử trong thực tế làm cho các phân tử chấm lượng tử đã thu hút nhiều sự quan tâm trong các ứng dụng trong bit lượng. .. điện tử vào thể tích, điện trường và từ trường ngoài của các chấm lượng tử cũng khác nhau Sự phát triển của công nghệ chế tạo các cấu trúc nano bán dẫn cho phép chế tạo các chấm lượng tử và phân tử chấm lượng tử với nhiều hình dạng khác nhau như hình đĩa, hình ellip, hình nón, và hình thấu kính được mọc lên từ mặt phẳng xy với chiều cao dọc theo trục z Giống như các chấm lượng tử, thiết kế nhân tạo của ... mô hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử khảo sát chi tiết ảnh hưởng từ trường khoảng cách chấm lượng tử phân tử gồm ba chấm lượng tử lên hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử. .. tử lỗ trống từ tính tích phân phủ, hệ số phản xạ, hệ số truyền qua hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử Việc thay đổi từ trường khoảng cách chấm lượng tử phân tử gồm ba chấm lượng tử. .. Chúng mô phụ thuộc lượng chuyển dới quang phân tử gồm ba chấm lượng tử hệ số hấp thụ lớp phân tử gồm ba chấm lượng tử vào từ trường khoảng cách chấm phân tử gồm ba chấm lượng tử là: d1 = 20nm ,