Efecto aharonov-bohm en puntos cuánticos no uniformes

Abstract

Introduccion: Recientemente, las investigaciones en el campo de la materia condensada se han venido enfocando en el estudio de estructuras fabricadas mediante diferentes tecnicas de crecimiento de cristales, en especial de materiales semiconductores y esto ha despertado un gran interes en el estudio teorico y aprovechamiento tecnologico de las importantes propiedades que despliegan los sistemas de particulas confinadas en puntos cuanticos con diferentes morfologias (nano-estructuras semiconductoras cero-dimesionales). Un atractivo especial en el area de los sistemas de baja dimensionalidad es el estudio de las propiedades opto-electronicas de puntos cuanticos en forma de irregulares. Los Anillos Cuanticos, especialmente, son estructuras que poseen simetria axial y presentan una cavidad semiconductora en la region comprendida entre su radio interno y externo. Debido al confinamiento periodico el comportamiento de los portadores de carga en esta estructura deben tener un caracter diferente en presencia de un campo magnetico externo, como sucede con el denominado Efecto Oscilatorio Aharonov-Bohm (AB). Este fenomeno se observa generalmente cuando una particula cargada confinada en un sistema de baja dimensionalidad esta afectada por un campo electromagnetico externo. Materiales y Metodos: Se analiza el efecto de la irregularidad morfologica en puntos cuanticos lenticulares y de anillos cuanticos tipo crater, que se encuentran sometidos a un campo magnetico en la direccion de crecimiento, sobre el espectro energetico de un electron confinado en cada uno de ellos. Resultados y discusion: Los defectos estructurales son modelados mediante funciones en coordenadas cilindricas, las cuales presentan soluciones analiticas para los casos isotropicos. Posteriormente, los resultados de los estados energeticos del electron en las estructuras simetricas permiten obtener el comportamiento de la energia para problemas completos y complejos mediante el uso de metodos numericos, como diagonalizacion exacta y expansion en series. Conclusiones: Se presentan en este trabajo los niveles energeticos de un electron en funcion de intensidad del campo magnetico y se reportan comportamientos diferentes para ambos tipos de QDs considerados, principalmente porque en los de tipo crater se presentan oscilanes AB, caracteristico de anillos cuanticos unidimensionales. En este estudio el surgimiento de oscilaciones AB, en puntos cuantico tipo crater se debe a la mayor probabilidad de ubicar al electron en el borde de la estructura, ya que esta zona es la de menor confinamiento cuantico.  Introduction: Recently, research in the field of condensed matter have been focusing on the study of structures fabricated by different techniques of crystal growth, especially semiconductor materials this has aroused great interest in the theoretical study and technological performance of the important properties that display particle systems confined in quantum dots with differentmorphologies (semiconductor nanostructures zero - dimensional). A special interest in the field of low - dimensional systems is the study of opto - electronic properties of quantum dots with irregular shapes. Quantum Rings, especially, are semiconductor structures having axial symmetry and have a cavity in the region between the inner and outer radius. Due to the periodic confinement the behavior of charge carriers in such structures should have a different character in the presence of an external magnetic field, as with the so-called Aharonov-Bohm Effect (AB). This phenomenon is usually observed when a charged particle confined in a low dimensional system is affected by an external electromagnetic field. Materials and methods: We analyzes the effect of morphological irregularity of lenticular- like and crater-like quantum dots, and the effect of a magnetic field applied in the growth direction on the energy spectrum of an electron confined in these structures. Results and discussion: Structural defects are modeled by functions in cylindrical coordinates, which presented analytical solutions for the isotropic case. Subsequently, the results of energy states of the electron in symmetrical structures allow obtain the energy to complete and complex problems by using numerical methods, as exact diagonalization and series expansion. Conclusions: We present the energy levels of an electron as a function of magnetic field intensity and shown different behaviors for both types of QDs considered, mainly AB oscillations in crater-like quantum dots, characteristic phenomena of one-dimensional quantum rings. This effect is due to the higher probability of finding the electron in the outer border of the structure, because this region has the lowest quantum confinement.