NGHIÊN CỨU CỘNG HƯỞNG ELECTRON-PHONON VÀ CỘNG HƯỞNG TỪ-PHONON TRONG GIẾNG LƯỢNG TỬ
Vật lý lý thuyết và Vật lý toán
Luận án này tập trung nghiên cứu các hiệu ứng cộng hưởng electron-phonon (EPR) và cộng hưởng từ-phonon (MPR) trong giếng lượng tử, đặc biệt là giếng lượng tử thế tam giác (TrQW) và giếng lượng tử thế hyperbol bất đối xứng đặc biệt (SASHQW). Đề tài được thúc đẩy bởi tầm quan trọng của vật liệu bán dẫn cấu trúc nano trong Công nghiệp 4.0 và nhu cầu hiểu rõ các đặc tính quang điện tử độc đáo của chúng dưới tác dụng của trường điện từ.
Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định độ dẫn, công suất hấp thụ quang và hệ số hấp thụ (tuyến tính và phi tuyến) trong các giếng lượng tử TrQW và SASHQW, do tương tác electron-phonon trong điện trường xoay chiều cao tần và từ trường tĩnh. Luận án cũng nhằm mục đích xác định các điều kiện cộng hưởng electron-phonon dò tìm bằng quang học (ODEPR) và cộng hưởng từ-phonon dò tìm bằng quang học (ODMPR), đồng thời khảo sát độ rộng vạch phổ (FWHM) tương ứng của các đỉnh cộng hưởng.
Về phương pháp luận, luận án áp dụng phương pháp chiếu toán tử và lý thuyết hàm Green thông qua lý thuyết nhiễu loạn để xây dựng các biểu thức giải tích cho độ dẫn, xác suất dịch chuyển và công suất hấp thụ quang. Các biểu thức này sau đó được sử dụng để phân tích sự phụ thuộc của FWHM vào nhiệt độ, các thông số đặc trưng của giếng và các trường ngoài. Tương tác cơ bản được xem xét là tán xạ electron-phonon quang dọc với giả thiết phonon khối.
Kết quả nghiên cứu cho thấy các tính chất quang điện tử, bao gồm công suất hấp thụ, hệ số hấp thụ và FWHM (tuyến tính và phi tuyến), phụ thuộc mạnh mẽ vào các thông số hình học của giếng lượng tử, trường điện từ bên ngoài và nhiệt độ. Cụ thể, khi điện trường tăng, các đỉnh cộng hưởng ODEPR dịch chuyển về phía năng lượng cao hơn (dịch chuyển xanh) và độ rộng vạch phổ cũng tăng. Ngược lại, đối với giếng SASHQW, khi thông số 'a' tăng, cường độ đỉnh và FWHM giảm, nhưng vị trí đỉnh không phụ thuộc vào nhiệt độ. Hệ số hấp thụ quang từ tuyến tính và phi tuyến cũng thể hiện dịch chuyển xanh và cường độ đỉnh tăng khi từ trường mạnh hơn. Đồng thời, FWHM của quá trình phát xạ phonon luôn lớn hơn quá trình hấp thụ phonon. Luận án cũng đã thiết lập các quy luật tường minh mới về sự phụ thuộc của FWHM vào từ trường, thông số giếng và nhiệt độ cho cả MPR tuyến tính và phi tuyến. Các kết quả này chứng tỏ giếng lượng tử thế hyperbol bất đối xứng đặc biệt có khả năng hấp thụ lớn hơn và đỉnh cộng hưởng rõ ràng hơn so với giếng tam giác, cho thấy tương tác electron-phonon mạnh mẽ hơn. Những phát hiện này hứa hẹn đóng góp quan trọng vào việc nghiên cứu lý thuyết vận chuyển lượng tử và các ứng dụng tiềm năng trong chế tạo linh kiện quang điện tử tiên tiến.