LÝ THUYẾT LƯỢNG TỬ VỀ HIỆU ỨNG ÂM ĐIỆN – TỪ TRONG HỐ LƯỢNG TỬ VỚI THẾ CAO VÔ HẠN

Trong thời gian gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vật liệu mới, các nhà khoa học đã tìm ra nhiều phương pháp tạo ra các cấu trúc nano khác nhau, trong đó có bán dẫn thấp chiều (như siêu mạng, hố lượng tử, dây lượng tử, chấm lượng tử...)16. Việc nghiên cứu các loại vật liệu mới này cho ra đời nhiều công nghệ hiện đại có tính chất cách mạng trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật như: các vi mạch, diot huỳnh quang điện, pin mặt trời… Khi nghiên cứu các hệ bán dẫn thấp chiều kết quả cho thấy không những hàm sóng và phổ năng lượng của điện tử thay đổi mà các tính chất vật lý trong các hệ bán dẫn thấp chiều hoàn toàn khác so với hệ bán dẫn ba chiều 726. Trong bán dẫn khối, nếu các điện tử có thể chuyển động trong toàn mạng tinh thể (cấu trúc 3 chiều), thì ở các hệ thấp chiều, chuyển động của điện tử sẽ bị giới hạn nghiêm ngặt dọc theo một, hai, hoặc ba hướng tọa độ nào đó. Phổ năng lượng của các hạt tải cũng bị gián đoạn theo các phương này. Sự lượng tử hóa phổ năng lượng của hạt tải dẫn đến sự thay đổi cơ bản các tính chất vật lý của hệ như: tương tác điện tử phonon, tính chất điện, tính chất quang. Khi chịu tác dụng của trường ngoài, các bài toán trong các hệ thấp chiều như: tính toán mật độ dòng, tính toán hệ số hấp thụ, tính toán dòng âm điện, trường âm điện, … sẽ cho các kết quả mới, khác biệt so với trường hợp bán dẫn khối. Các vật liệu mới với cấu trúc bán dẫn thấp chiều nói trên đã giúp cho việc tạo ra các linh kiện, thiết bị dựa trên nguyên tắc hoàn toàn mới và công nghệ hiện đại có tính chất cách mạng trong khoa học kỹ thuật. Đó là lý do tại sao các cấu trúc thấp chiều trên được nhiều nhà Vật lý quan tâm nghiên cứu. Khi một sóng âm truyền dọc theo một vật dẫn có các electron dẫn thì do sự truyền năng xung lượng từ sóng âm cho các điện tử dẫn làm xuất hiện một hiệu ứng gọi là hiệu ứng âm điện, nếu mạch kín thì tạo ra dòng âm điện, còn mạch hở thì tạo ra trường âm điện. Tuy nhiên khi có mặt của từ trường ngoài theo phương vuông góc với chiều truyền sóng âm thì nó gây ra một hiệu ứng khác gọi là hiệu ứng âm điện từ, lúc này có một dòng xuất hiện theo phương vuông góc với phương truyền sóng âm và từ trường ngoài gọi là dòng âm điện từ, nếu mạch hở thì xuất hiện trường âm điện từ. Trên phương diện lý thuyết, hiệu ứng âm điện và âm điện từ trong bán dẫn khối được xem xét dưới hai quan điểm khác nhau. Trên quan điểm lý thuyết cổ điển, bài toán này đã được giải quyết chủ yếu dựa trên việc giải phương trình động cổ điển Boltzmann, xem sóng âm giống như lực tác dụng. Trên quan điểm lý thuyết lượng tử, bài toán liên quan đến hiệu ứng âm điện và âm điện từ đã được giải quyết bằng phương pháp lý thuyết hàm Green trong bán dẫn khối, phương pháp phương trình động lượng tử trong bán dẫn khối với việc xem sóng âm như một dòng phonon âm. Bên cạnh đó với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ thì các hiệu ứng âm điện và âm điện từ đã đo được bằng thực nghiệm trong siêu mạng, hố lượng tử, ống nano cacbon. Tuy nhiên, hiện nay chưa có một lý thuyết hoàn chỉnh cho các kết quả thực nghiệm về hiệu ứng âm điện và âm điện từ trong hệ bán dẫn thấp chiều trên. Và bài toán tính toán hiệu ứng âm điện từ trong hố lượng tử bằng phương pháp phương trình động lượng tử vẫn còn đang bỏ ngỏ. Vì vậy đề tài lựa chọn tiêu đề: “Lý thuyết lượng tử về hiệu ứng âm điện từ trong hố lượng tử với thế cao vô hạn” để nghiên cứu.