Luận án tiến sĩ vật lý: Ảnh hưởng của giam giữ phonon lên hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon trong giếng lượng tử

• Tác giả: Nguyễn Đình Hiên
• Người hướng dẫn: GS.TS Trần Công Phong
• Trường học: Đại học Sư phạm - Đại học Huế
• Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của giam giữ phonon lên hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon trong giếng lượng tử
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Huế

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. NỘI DUNG
• 2.1. MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ SỞ
• 2.1.1. Giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn
• 2.1.2. Hàm sóng và phổ năng lượng của electron trong giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn khi không có từ trường
• 2.1.3. Hàm sóng và phổ năng lượng của electron trong giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn khi có từ trường
• 2.1.4. Giếng lượng tử thế parabol
• 2.1.5. Hàm sóng và phổ năng lượng của electron trong giếng lượng tử thế parabol khi không có từ trường
• 2.1.6. Hàm sóng và phổ năng lượng của electron trong giếng lượng tử thế parabol khi có từ trường
• 2.2. Tương tác electron-phonon quang khối trong giếng lượng tử dưới tác dụng của trường ngoài
• 2.2.1. Đối với giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn
• 2.2.2. Đối với giếng lượng tử thế parabol
• 2.3. Tương tác electron-phonon quang giam giữ trong giếng lượng tử dưới tác dụng của trường ngoài
• 2.3.1. Đối với giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn
• 2.3.2. Đối với giếng lượng tử thế parabol
• 2.4. Phương pháp chiếu toán tử
• 2.5. Biểu thức của tenxơ độ dẫn khi không có từ trường
• 2.6. Biểu thức của độ dẫn tuyến tính
• 2.7. Biểu thức của hàm suy giảm tuyến tính
• 2.8. Biểu thức tốc độ hồi phục tuyến tính
• 2.9. Biểu thức của độ dẫn phi tuyến
• 2.10. Biểu thức của các hàm suy giảm phi tuyến
• 2.11. Biểu thức tốc độ hồi phục phi tuyến
• 2.12. Biểu thức của tenxơ độ dẫn khi có từ trường
• 2.13. Biểu thức của tenxơ độ dẫn
• 2.14. Biểu thức của hàm suy giảm
• 2.15. Biểu thức tốc độ hồi phục
• 2.16. Độ rộng của vạch phổ hấp thụ
• 3. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ GIAM GIỮ PHONON LÊN HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG ELECTRON - PHONON TRONG GIẾNG LƯỢNG TỬ
• 3.1. Giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn
• 3.2. Công suất hấp thụ tuyến tính
• 3.3. Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng electron-phonon tuyến tính
• 3.4. Công suất hấp thụ phi tuyến
• 3.5. Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng electron-phonon thành phần phi tuyến
• 3.6. Giếng lượng tử thế parabol
• 3.7. Công suất hấp thụ tuyến tính
• 3.8. Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng electron-phonon tuyến tính
• 3.9. Công suất hấp thụ phi tuyến
• 3.10. Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng electron-phonon thành phần phi tuyến
• 3.11. Kết luận chương 2
• 4. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ GIAM GIỮ PHONON LÊN HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG TỪ-PHONON TRONG GIẾNG LƯỢNG TỬ
• 4.1. Giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn
• 4.2. Biểu thức của công suất hấp thụ
• 4.3. Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng từ-phonon
• 4.4. Giếng lượng tử thế parabol
• 4.5. Biểu thức của công suất hấp thụ
• 4.6. Độ rộng vạch phổ của đỉnh dò tìm cộng hưởng từ-phonon
• 4.7. Kết luận chương 3
• 5. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ GIAM GIỮ PHONON LÊN HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG CYCLOTRON TRONG GIẾNG LƯỢNG TỬ
• 5.1. Độ rộng vạch phổ của đỉnh cộng hưởng cyclotron trong giếng lượng tử thế vuông góc sâu vô hạn
• 5.2. Độ rộng vạch phổ của đỉnh cộng hưởng cyclotron trong giếng lượng tử thế parabol
• 5.3. Kết luận chương 4
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về giam giữ phonon và hiệu ứng cộng hưởng electron phonon

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của giam giữ phonon lên hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon trong giếng lượng tử. Giam giữ phonon là hiện tượng phonon bị giới hạn trong không gian hẹp, dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong tương tác giữa electron và phonon. Hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon xảy ra khi năng lượng của electron bằng năng lượng phonon, tạo ra sự hấp thụ hoặc phát xạ phonon. Trong giếng lượng tử, sự giam giữ này làm thay đổi phổ năng lượng và tính chất quang học của hệ thống.

1.1. Phonon trong giếng lượng tử

Phonon trong giếng lượng tử được nghiên cứu thông qua các mô hình lý thuyết và thực nghiệm. Sự giam giữ phonon làm thay đổi phổ năng lượng và tương tác với electron. Các kết quả cho thấy, phonon giam giữ có ảnh hưởng lớn đến hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon, đặc biệt là trong các hệ thống giếng lượng tử thế vuông góc và giếng lượng tử thế parabol.

1.2. Tương tác electron phonon

Tương tác electron-phonon là yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon. Trong giếng lượng tử, sự giam giữ phonon làm tăng cường tương tác này, dẫn đến sự thay đổi trong phổ hấp thụ và độ rộng vạch phổ. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, tương tác electron-phonon trong giếng lượng tử phụ thuộc vào nhiệt độ và kích thước của giếng.

II. Nghiên cứu ảnh hưởng của giam giữ phonon lên hiệu ứng cộng hưởng electron phonon

Phần này trình bày kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của giam giữ phonon lên hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon trong giếng lượng tử. Các mô hình giếng lượng tử thế vuông góc và giếng lượng tử thế parabol được sử dụng để phân tích sự thay đổi trong phổ hấp thụ và độ rộng vạch phổ. Kết quả cho thấy, giam giữ phonon làm tăng cường hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon, đặc biệt là ở nhiệt độ cao và kích thước giếng nhỏ.

2.1. Giếng lượng tử thế vuông góc

Trong giếng lượng tử thế vuông góc, giam giữ phonon làm thay đổi đáng kể phổ hấp thụ và độ rộng vạch phổ. Các kết quả thực nghiệm cho thấy, sự giam giữ này làm tăng cường hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon, đặc biệt là ở nhiệt độ cao. Độ rộng vạch phổ của đỉnh cộng hưởng cũng tăng lên khi kích thước giếng giảm.

2.2. Giếng lượng tử thế parabol

Trong giếng lượng tử thế parabol, giam giữ phonon cũng có ảnh hưởng lớn đến hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, sự giam giữ này làm thay đổi phổ năng lượng và tăng cường tương tác giữa electron và phonon. Độ rộng vạch phổ của đỉnh cộng hưởng cũng phụ thuộc vào tần số dao động của giếng.

III. Lý thuyết lượng tử và vật lý lượng tử trong nghiên cứu

Phần này trình bày các khái niệm cơ bản về lý thuyết lượng tử và vật lý lượng tử được áp dụng trong nghiên cứu. Lý thuyết lượng tử giúp giải thích các hiện tượng như giam giữ phonon và hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon trong giếng lượng tử. Vật lý lượng tử cung cấp các công cụ toán học để phân tích và dự đoán các tính chất của hệ thống.

3.1. Phương pháp chiếu toán tử

Phương pháp chiếu toán tử được sử dụng để tính toán các đại lượng như độ dẫn và tốc độ hồi phục trong giếng lượng tử. Phương pháp này giúp phân tích sự thay đổi của các đại lượng này dưới ảnh hưởng của giam giữ phonon và hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon.

3.2. Hiệu ứng lượng tử

Hiệu ứng lượng tử là yếu tố quan trọng trong nghiên cứu giếng lượng tử. Các hiệu ứng này bao gồm sự lượng tử hóa năng lượng và sự giam giữ của electron và phonon. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu ứng lượng tử có ảnh hưởng lớn đến tính chất quang học và điện tử của hệ thống.