مطالعه نظری گذار فلز – عایق در گاز حامل در چاههای کوانتومی با رهیافت سه بعدی

آزمایشات نشان می دهد که وقتی چگالی گاز حامل کم باشد سیستم رفتار عایق گونه از خود نشان می دهد(با افزایش دما رسانندگی افزایش می یابد) و وقتی چگالی گاز حامل بیشتر از مقدار بحرانی باشد رفتار فلز گونه مشاهده می شود. چگالی بحرانی (nc) ، مرز گذار فلز - عایق را مشخص می کند. در رهیافت های متفاوتی که تاکنون در مطالعه ی این پدیده ی فیزیکی استفاده شده است کل گاز حامل شبه دوبعدی با تقریب یک سیستم دو بعدی درنظر گرفته شده است ولی گاز الکترونی یا حفره ای موجود در آن ها در ضخامتی حدود آنگستروم توزیع شده است. در این پایان نامه، گاز حامل بار را به صورت شبه دو بعدی ( حرکت حامل ها در جهت محور رشد محدود، در حالی که در صفحه رشد حرکت آزاد است) در نظر گرفتیم. در چاه های کوانتومی gaas و si ماسفت، با ارزیابی پهنای تابع موج حامل ها در چاه کوانتومی، تغییرات فاصله ی حامل ها بر حسب چگالی دوبعدی آنها محاسبه گردید. نتایج نشان می دهد که چگالی بحرانی در گذار، متناسب با چگالی ناخالصی های زمینه است و فاصله حامل های گاز، از مرتبه فاصله ناخالصی های زمینه و مستقل از نوع حامل و چاه کوانتومی می باشد. در بررسی ساختار ، با در نظر گرفتن گاز الکترونی به صورت لایه های نازک با ضخامت nm2 و انجام محاسبات، پراکندگی توسط ناخالصی های زمینه مهم ترین عامل محدودیت تحرک پذیری است. همچنین در بررسی گاز حامل به صورت سه بعدی (حرکت آزاد حامل ها در هر سه جهت) در مقایسه با حالت سه بعدی مشاهده شد که برازش نقاط نظری و تجربی در گستره کمتری از چگالی حامل انجام می گیرد. افزایش ضخامت لایه های گاز حامل در محدوده گذار اثری در تحرک پذیری کل ندارد و در این حالت، رهیافت شبه دو بعدی معادل با رهیافت دوبعدی است. در غیاب میدان مغناطیسی و در دمای نتایج حاصل از برازش در وابستگی دمایی رسانندگی گاز الکترون دوبعدی در ساختار دورآلاییده مذکور، نقش اصلی استتار در محدوده گذار را نشان می دهد.