7 Magneto-transport Phenomena 124
7.1 Magneto-transport in the classical regime (ω
c
τ < 1) . . . . . . . . . . . . . 124
7.1.1 Classical Magneto-transport Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
7.1.2 Magnetoresistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
7.2 The Hall Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
7.3 Derivation of the Magneto-transport Equations from the Boltzmann Equation129
7.4 Two Carrier Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
7.5 Cyclotron Effective Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
7.6 Effective Masses for Ellipsoidal Fermi Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . 133
7.7 Dynamics of Electrons in a Magnetic Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
9 Two Dimensional Electron Gas, Quantum Wells & Semiconductor Super-
lattices 139
9.1 Two-Dimensional Electronic Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
9.2 MOSFETS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
9.3 Two-Dimensional Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
9.3.1 Quantum Wells and Superlattices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
9.4 Bound States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
9.5 Tunneling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
9.6 WKB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
9.7 Kronig–Penney Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
9.8 1–D Rectangular Well . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
9.9 Resonant Tunneling in Quantum Wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
10 Transport in Low Dimensional Systems 162
10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
10.2 Observation of Quantum Effects in Reduced Dimensions . . . . . . . . . . . 162
10.3 Density of States in Low Dimensional Systems . . . . . . . . . . . . . . . . 164
10.3.1 Quantum Dots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
10.4 The Einstein Relation and the Landauer Formula . . . . . . . . . . . . . . . 166
10.5 One Dimensional Transport and Quantization of the Ballistic Conductance 169
10.6 Ballistic Transport in 1D Electron Waveguides . . . . . . . . . . . . . . . . 172
10.7 Single Electron Charging Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
11 Ion Implantation and RBS 180
11.1 Introduction to the Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
11.2 Ion Implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
11.2.1 Basic Scattering Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
11.2.2 Radiation Damage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
11.2.3 Applications of Ion Implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
11.3 Ion Backscattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
11.4 Channeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
A Time–Independent Perturbation Theory 200
A.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
A.1.1 Non-degenerate Perturbation Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
A.1.2 Degenerate Perturbation Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
4