پایان نامه ارشد:تاثیرمیدان مغناطیسی،دما،وپهنایمحدودپتانسیل برخواص گازالکترونی دوبعدی

چکیده

در این پایان نامه، نخست به معرفی گاز الکترونی و حفرهای دو بعدی پرداخته و سپس تاثیر دما، میدان مغناطیسی خمیده و ضخامت پهنای سیستم دو بعدی بر گاز الکترونی را بررسی کردهایم. پتانسیل شیمیایی و مغناطش گاز الکترونی دو بعدی در حضور میدان مغناطیسی دو مولفهای، دماهای غیر صفر و ضخامتهای مختلف محاسبه و با سایر پژوهشها مقایسه شدهاند. نتایج نشان میدهند که پتانسیل شیمیایی با افزایش ضخامت لایه کاهش مییابد. نتایج همچنین بیانگر این واقعیت هستند که با اعمال میدان مغناطیسی در راستای موازی با سطح لایه الکترون آزاد، پتانسیل شیمیایی دارای تغییرات ناچیزی میگردد.

کلمات کلیدی: پتانسیل شیمیایی، میدان مغناطیسی، مغناطش، پذیرفتاری مغناطیسی

فهرست

عنوان صفحه

فصل اول: پیش گفتار

1-1مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1

1-2گاز الکترونی دو بعدی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1

1-3گازحفره ای دوبعدی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2

1-4مروری بر کارهای انجام شده…………………………………………………………………………………………………………………………………………..4

1-5مرور اجمالی بر فصل های آینده ……………………………………………………………………………………………………………………………………4

فصل دوم: ویژگیهای گاز الکترونی دو بعدی

2-1مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..5

2-2ساختار ند لایهای آلاییده مدوله شده……………………………………………………………………………………………………………………………..5

2-3ساختارهای چند لایهایی سیلیکان – ژرمانیم………………………………………………………………………………………………………………….6

2-4چگالی حالات………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..10

2-5 طبش پذیری و حایل سازی………………………………………………………………………………………………………………………………………..10

2-6ترازهای مقید………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..13

2-7ساختار درون نواری………………………………………………………………………………………………………………………………………………………14

2-8جوابهایتقریبی برای تابع موج و انرژی : ……………………………………………………………………………………………………………………16

2-9اثرات بس ذرهای……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………18

2-10گذارهای نوری درون نواری………………………………………………………………………………………………………………………………………..19

چکیده

کلمات کلیدی: پتانسیل شیمیایی، میدان مغناطیسی، مغناطش، پذیرفتاری مغناطیسی

فهرست

عنوان صفحه

فصل اول: پیش گفتار

فصل دوم: ویژگیهای گاز الکترونی دو بعدی

2-5 طبش پذیری و حایل سازی………………………………………………………………………………………………………………………………………..10

2-11مغناطش در مواد………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..20

فصل سوم بررسی نظری گاز الکترونی دو بعدی

3-1مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..23

3-2هامیلتونی تک ذرات ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………24

3-3پتانسیل شیمیایی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..25

3-4خواص ترمو دینامیکی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………27

فصل چهارم محاسبه خواص ترمودینامیکی گاز الکترونی دو بعدی.

4-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..28

فصلپنجم: نتایج………………………………………………………………………………………………………………………………..39

منابع…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….40

فهرست شکلها

شکل1-1:نمایشیازگازالکترونیدوبعدیدراینحالتالکترون هامقیدبهحرکت در یک صفحهاند………………………………………….2

شکل1-2:گازحفرهایدوبعدیدرفصلمشترکلایه یسیلسکانولایه یسیلیکانژرمانیمتشکیلمی-شود……………………………2

شکل1-3:ترانزیستوراثرمیدانی آلاییدةمدوله شده باكانال نوعpكه گازحفره ای دوبعدی درآن تشكیل میشود.لبه نوارظرفیت نیزنمایش داده شده است…………………………………………………………………………………………………………………………………….3

شکل(2-1الف)SiGe/Si/SiGeحاویگازالکترونی دوبعدی(2DEG)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..7

شکل(2-1ب)ساختارهای دورآلاییدهSi/SiGe/Siحاویگ ازحفره ای دوبعدی(2DHG)…………………………………………………….7

شکل(2-1ج) ساختاردریچه دارSi/SiGe/Siحاویگ ازحفره ای دوبعدی…………………………………………………………………………7

شكل2-2 : اثرات كرنش برشبكةبلوری〖Si〗_(1-x) 〖Ge〗_xكه برروی زیرلایةسیلیكان رشددادهشده است………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..8

شکل 2-3: گاف انرژی درساختارچندلایه ای آلاییده مدوله شده………………………………………………………………………………………..9

شکل 2-4: انرژی بستگی ازالکترون های ترازسیلیسیوم بابارالکتریکی مثبتeکه بافاصله یdازصفحه یsi-sio_2قرارداردانرژی برحسب واحدریدبرگ(Ry) ̅^*~43mevوفاصله برواحدشعاع بوهر(a^* ) ̅~2.2nmرسم شده است……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..14

شکل 2- 5 : مقادیرE0وz0رادرحضوروعدم حضورجملات تصویری رانشان می دهد……………………………………………………..18

شکل4-1 : تغییرات انرژی الکترون برحسب پهنای گازالکترونی دوبعدی………………………………………………………………………….13

شکل 4 – 2: تغییرات انرژی الکترون برحسب پهنای لایه درحضورمیدان مغناطیسی………………………………………………………14

شکل4 – 3: تغییرات پتانسیل شیمیایی گازالکترونی دوبعدی برحسب پهنای لایه دردماهای مختلف…………………………….16

شکل4 – 4: تغییرات پتانسیل شیمیایی گازالکترونی دوبعدی برحسب پهنای لایه ودردماهای مختلف…………………………..18

شکل 4 – 5 : تغییرات پتانسیل شیمیایی گازالکترونی دوبعدی برحسب پهنای لایه درحضورمیدان مغناطیسی بازائ دماهای مختلف…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….19

شکل4 – 6 : تغییرات پتانسیل شیمیایی گازالکترونی دوبعدی برحسب پهنای لایه ودردماهای مختلف درحضورمیدان مغناطیسی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20

شکل4 – 7: تغییرات مغناطش گازالکترونی دوبعدی برحسب پهنای لایه دردما های مختلف………………………………………..23

شکل4 – 8 : تغییرا تمغناطش گازالکترونی دوبعدی برحسب پهنای لایه دردما های مختلف درحضورمیدان مغناطیسی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………24

شکل 4- 9: تغییرات پذیرفتاری مغناطیسی گازالکترونی دوبعدی درمیدانهای مغناطیسی متفاوت…………………………………25