Luận án TS: Nghiên cứu tính chất nhiệt động và đàn hồi của hợp chất bán dẫn đa thành phần và siêu mạng bán dẫn bằng phương pháp thống kê mômen

Luận án Nghiên cứu tính chất nhiệt động và đàn hồi của hợp chất bán dẫn đa thành phần và siêu mạng bán dẫn bằng phương pháp thống kê mômen được hoàn thành với mục tiêu nhằm phát triển phương pháp thống kê mômen để nghiên cứu các tính chất nhiệt động và tính chất đàn hồi của hợp chất bán dẫn đa thành phần và siêu mạng bán dẫn dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất và nồng độ thành phần.

Luận án TS: Nghiên cứu tính chất nhiệt động và đàn hồi của hợp chất bán dẫn đa thành phần và siêu mạng bán dẫn bằng phương pháp thống kê mômen

1. Mở đầu

1.1 Lý do chọn đề tài

Bán dẫn là loại vật liệu quan trọng góp phần không nhỏ trong chiến lược phát triển vật liệu. Trong những năm gần đây, những thành tựu về vật liệu bán dẫn đã dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của KH&CN. Vật liệu bán dẫn được sử dụng trong chế tạo các linh kiện điện tử, vi điện tử và quang điện tử. Các linh kiện bán dẫn có nhiều ứng dụng trong đời sống, công nghệ và kĩ thuật như: điôt phát quang dùng trong các đèn chiếu sáng, các màn hình quảng cáo và các đèn báo; tranzito sử dụng trong hầu hết các mạch khuếch đại tín hiệu như vi mạch của loa điện, khuếch đại sóng trong các mạng viễn thông và điều khiển nhiệt trong các thiết bị báo cháy,... Các mạch tích hợp chế tạo từ vật liệu bán dẫn được sử dụng trong hầu hết các thiết bị như máy vi tính và điện thoại di động.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của luận án là phát triển phương pháp thống kê mômen (PPTKMM) để nghiên cứu các tính chất nhiệt động (hằng số mạng, hệ số dãn nở nhiệt, độ dịch chuyển trung bình bình phương) và tính chất đàn hồi (môđun Young, môđun nén khối, môđun trượt và các hằng số đàn hồi) của HCBD đa thành phần và SMBD dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất và nồng độ thành phần. 

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là một số HCBD hai thành phần, ba thành phần thuộc nhóm III-V có cấu trúc zinc-blende như AlAs, AlP, AlSb, ZnTe, AlGaAs, AlInP,... và SMBD AlGaAs/GaAs được tạo thành từ nhóm HCBD này. Phạm vi nghiên cứu được xác định trong khoảng nhiệt độ và áp suất chưa xảy ra nóng chảy cũng như chuyển pha cấu trúc.

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Xuyên suốt luận án, PPTKMM trong cơ học thống kê được chúng tôi sử dụng để nghiên cứu tính chất nhiệt động và đàn hồi của các HCBD đa thành phần và SMBD. Đây là phương pháp nghiên cứu hiện đại, đã bao hàm các hiệu ứng phi điều hòa cũng như hiệu ứng lượng tử. Phương pháp này đã được sử dụng hiệu quả trong nghiên cứu các tính chất cơ – nhiệt động của các hệ vật liệu kim loại, hợp kim, tinh thể lượng tử và bán dẫn trước đây.

1.5 Đóng góp mới của luận án

Xây dựng được các biểu thức giải tích của các đại lượng nhiệt động và đàn hồi của HCBD ba thành phần và SMBD có cấu trúc zinc-blende từ PPTKMM.

Từ đó, áp dụng tính số đối với các đại lượng nhiệt động và đàn hồi của một số HCBD đa thành phần và SMBD. Kết quả tính số đối với HCBD hai thành phần và ba thành phần phù hợp với thực nghiệm và các kết quả tính toán bằng các phương pháp khác, đồng thời góp phần bổ sung và hoàn thiện lí thuyết về HCBD đa thành phần và SMBD.

Kết quả tính số của một số đại lượng nhiệt động và đàn hồi của HCBD đa thành phần và SMBD dưới ảnh hưởng của áp suất có ý nghĩa tiên đoán cũng như có thể là tài liệu tham khảo cho các thí nghiệm trong tương lai. 

2. Nội dung

2.1 Tổng quan về lí thuyết bán dẫn và các phương pháp nghiên cứu

Bán dẫn và siêu mạng bán dẫn

Một số phương pháp nghiên cứu chủ yếu

2.2 Phương pháp thống kê mômen trong nghiên cứu bán dẫn

Phương pháp thống kê mômen

Phương pháp thống kê mômen trong nghiên cứu bán dẫn

Tính chất nhiệt động và đàn hồi của hợp chất bán dẫn có cấu trúc zinc-blende

2.3 Tính chất nhiệt động và đàn hồi của hợp chất bán dẫ ba thành phần và siêu mạng bán dẫn

Tính chất nhiệt động và đàn hồi của hợp chất bán dẫn ba thành phần

Tính chất nhiệt động và đàn hồi của siêu mạng bán dẫn

2.4 Kết quả tính số tính chất nhiệt động và đàn hồi cho hợp chất bán dẫn đa thành phần và siêu mạng bán dẫn

Tính chất nhiệt động và đàn hồi của hợp chất bán dẫn hai thành phần

Tính chất nhiệt động và đàn hồi của hợp chất bán dẫn ba thành phần

Tính chất nhiệt động và đàn hồi của siêu mạng bán dẫn

3. Kết luận

Xây dựng biểu thức giải tích của một số đại lượng nhiệt động của bán dẫn ba thành phần và SMBD có cấu trúc zinc-blende như độ dời của hạt khỏi nút mạng, năng lượng tự do, các hệ số nén đẳng nhiệt và đoạn nhiệt, hệ số dãn nở nhiệt, độ dịch chuyển trung bình bình phương của nguyên tử, nhiệt dung đẳng tích, nhiệt dung đẳng áp,… ở các nồng độ thành phần, nhiệt độ và áp suất khác nhau.

Xây dựng biểu thức giải tích của một số đại lượng cơ học, đàn hồi của bán dẫn ba thành phần và SMBD có cấu trúc zinc-blende như môđun đàn hồi Young EY, môđun nén khối K, môđun trượt G, các hằng số đàn hồi C11, C12, C44 ở các nồng độ thành phần, nhiệt độ và áp suất khác nhau. 

4. Tài liệu tham khảo

4.1 Tiếng Việt

Nguyễn Quang Báu (Chủ biên) (2004), Lí thuyết bán dẫn, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.

Đặng Thanh Hải (2015), Nghiên cứu tính chất nhiệt động và đàn hồi của kim loại, hợp kim đất hiếm, Luận án Tiến sĩ Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.

Phạm Thị Minh Hạnh (2006), Nghiên cứu các tính chất nhiệt động và môđun đàn hồi của tinh thể và hợp chất bán dẫn bằng phương pháp mômen, Luận án Tiến sĩ Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. 

Nguyễn Thị Hoà (2007), Nghiên cứu biến dạng đàn hồi phi tuyến và quá trình truyền sóng đàn hồi của kim loại, hợp kim bằng phương pháp momen, Luận án Tiến sĩ Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.

Nguyễn Quang Học, Vũ Văn Hùng (2013), Giáo trình vật lí thống kê và nhiệt động lực học, Tập 1. Nhiệt động lực học, NXB Đại học Sư phạm.

4.2 Tiếng Anh

Abdollahi A., Golzan M.M., Aghayar K. (2016), Electronic properties of GaPxAs1-x ternary alloy: A first-principles study, Journal of Alloys and Compound. 675, pp. 86–93. doi:10.1016/j.jallcom.2016.03.101.

Adachi S., ed. (1994), GaAs and Related Materials: Bulk Semiconducting and Superlattice Properties, World Scientific Publishing. doi:10.1142/9789812705709.

Branicio P.S., Rino J.P., Shimojo F., Kalia R.K., Nakano A., Vashishta P. (2003), Molecular dynamics study of structural, mechanical, and vibrational properties of crystalline and amorphous Ga1-xInxAs alloys, Journal of Applied Physics. 94, pp. 3840–3848. doi:10.1063/1.1601691.

De Caro L., Giannini C., Tapfer L., Schönherr H.-P., Däweritz L., Ploog K.H. (1998), Validity of vegard’s rule for the lattice parameter and the stiffness elastic constant ratios of the AlGaAs ternary compound, Solid State Communications. 108, pp. 599–603. doi:10.1016/S0038-1098(98)00374-3.

Franco R., Mori-Sánchez P., Recio J., Pandey R. (2003), Theoretical compressibilities of high-pressure ZnTe polymorphs, Physical Review B. 68, pp. 1–5. doi:10.1103/PhysRevB.68.195208. 

--- Nhấn nút TẢI VỀ hoặc XEM ONLINE để tham khảo đầy đủ nội dung Luận án tiến sĩ Vật lí trên ---

Ngày:25/09/2020 Chia sẻ bởi:Xuân Quỳnh

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM