Fizica structurilor cu dimensiuni reduse - de la puțuri cuantice la ADN și atomi artificiali

Titlul original:

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

Conținutul cărții:

Această carte acoperă domeniul structurilor cu dimensiuni reduse, pornind de la heterostructurile duble dopate selectiv n-A1GaAs/GaAs/n-A1GaAs și p-Si/SiGe/p-Si (puțuri cuantice) (tensionate). Se analizează comportamentul densității de electroni în strat, populațiile și energiile subbenzilor în funcție de lățimea puțului, grosimea distanțierului și concentrația de dopaj. Se discută dependența de temperatură a concentrației masive de electroni față de cvasi-2DEG. În cadrul teoriei transportului Boltzmann, este prezentat un studiu detaliat al mobilității la temperaturi joase și înalte, luând în considerare toate mecanismele de împrăștiere relevante. Puțurile cuantice pseudomorfe Si/SiGe nedopate sunt un exemplu perfect pentru studiul neparabolicității benzilor de găuri. Pentru prima dată într-o carte, se introduce o soluție exactă a ecuației masei efective multibandă care descrie benzile de valență a găurilor grele, ușoare și divizate, și se obțin tranziții interbandă și reguli de selecție. Reducerea dimensionalității aspecte noi privind proprietățile optice și de transport ale firelor cuantice (QWRS) este discutată. În special, spectrele de fotoluminescență și micropotoluminescență ale QWRS în formă de V sunt interpretate teoretic, ceea ce conduce la o cartografie realistă a rugozității interfeței acestor sisteme.

De asemenea, este prezentată pentru prima dată într-o carte o abordare computațională pentru rezolvarea problemei valorilor proprii în sisteme cu dimensiuni reduse cu geometrie complexă, dar realistă, iar considerațiile teoretice privind transportul vor conduce la un studiu sistematic al mobilității. Deoarece ADN-ul poate fi considerat un „fir molecular” unidimensional, studiul transportului purtătorilor de-a lungul ADN-ului este discutat în termeni de transport prin salt. Este prezentată o schemă de calcul care permite studiul spectrelor de magnetoabsorbție în câmp apropiat ale punctelor cuantice (QD) de orice geometrie dată, în câmp magnetic de orice orientare. Sunt explorate efectele confinării spațiale impuse de dimensiunile QD și ale confinării magnetice guvernate de câmpul magnetic. De asemenea, este discutată influența interacțiunilor Coulomb dintre electroni și găuri. Aplicabilitatea metodei în experimentele reale, și anume iluminarea unei nanostructuri cu o sondă de câmp apropiat împreună cu aplicarea simultană a unui câmp magnetic extern, poate deveni o provocare pentru experimentatori. În cele din urmă, se discută transportul magnetotermoelectic în regimul efectului Hall cuantic fracțional (FQHE). Este prezentat cadrul teoretic pentru calculul rezistivității, termoputerii și conductivității termice pentru gazele bidimensionale de electroni și găuri, la temperaturi scăzute și câmpuri magnetice perpendiculare puternice.

Imaginea compozită a fermionilor permite utilizarea efectului Hall cuantic întreg și a modelelor de conductivitate Shubnikov - de Haas pentru o comparație cantitativă cu experimentul. De asemenea, este prezentat un studiu privind validitatea legilor fizice fundamentale, cum ar fi legea Wiedemann-Franz, în structuri bidimensionale.