Física de las estructuras de baja dimensión: de los pozos cuánticos al ADN y los átomos artificiales

Título original:

Physics of Low-Dimensional Structures - From Quantum Wells to DNA & Artificial Atoms

Contenido del libro:

Este libro cubre el campo de las estructuras de baja dimensión, empezando por las heteroestructuras dobles n-A1GaAs/GaAs/n-A1GaAs selectivamente dopadas, y p-Si/SiGe/p-Si (pozos cuánticos) (tensados). Se analiza el comportamiento de la densidad de electrones en lámina, las poblaciones de subbandas y las energías en función de la anchura del pozo, el espesor del espaciador y la concentración de dopante. Se discute la dependencia de la temperatura de la concentración de electrones en masa frente a la cuasi-2DEG. En el marco de la teoría de transporte de Boltzmann se presenta un estudio detallado de la movilidad a bajas y altas temperaturas teniendo en cuenta todos los mecanismos de dispersión relevantes. Los pozos cuánticos pseudomórficos Si/SiGe no dopados son un ejemplo perfecto para el estudio de la no parabolicidad de las bandas de huecos. Por primera vez en un libro se introduce una solución exacta de la ecuación de masa efectiva multibanda que describe las bandas de valencia de agujeros pesados, ligeros y divididos, y se obtienen las transiciones interbandas y las reglas de selección. Reduciendo la dimensionalidad se discuten nuevos aspectos relativos a las propiedades ópticas y de transporte de los hilos cuánticos (QWRS). En concreto, se interpretan teóricamente los espectros de fotoluminiscencia y microfotoluminiscencia de los QWRS en forma de V, lo que conduce a una cartografía realista de la rugosidad de la interfaz de estos sistemas.

También se presenta por primera vez en un libro un enfoque computacional para la solución del problema de los valores propios en sistemas de baja dimensión de geometría compleja pero realista, y las consideraciones teóricas sobre el transporte conducirán a un estudio sistemático de la movilidad. Como el ADN podría considerarse un «hilo molecular» unidimensional, el estudio del transporte de portadores a lo largo del ADN se aborda en términos de transporte por saltos. Se presenta un esquema computacional que permite el estudio de los espectros de magnetoabsorción de campo cercano de Quantum Dots (QD) de cualquier geometría, bajo campo magnético de cualquier orientación. Se explora el efecto del confinamiento espacial impuesto por las dimensiones del QD y el confinamiento magnético gobernado por el campo magnético. También se analiza la influencia de las interacciones de Coulomb entre electrones y huecos. La aplicabilidad del método en experimentos reales, es decir, la iluminación de una nanoestructura con una sonda de campo cercano junto con la aplicación simultánea de un campo magnético externo, puede convertirse en un reto para los experimentalistas. Por último, se analiza el transporte magnetotermoeléctrico en el régimen de efecto Hall cuántico fraccionario (FQHE). Se esboza el marco teórico para el cálculo de la resistividad, la termopotencia y la conductividad térmica para gases bidimensionales de electrones y agujeros, a bajas temperaturas y fuertes campos magnéticos perpendiculares.

La imagen del fermión compuesto permite utilizar el efecto Hall cuántico entero y los modelos de conductividad de Shubnikov - de Haas para una comparación cuantitativa con el experimento. También se presenta un estudio sobre la validez de leyes físicas fundamentales como la ley de Wiedemann-Franz en estructuras bidimensionales.