O fator de forma para um fio quântico com potencial de confinamento finito ou infinito em função do raio do fio para a razão das constantes dielétricas a ε2 /ε1 =0,5, b ε2 /ε1 =3,0 (linha sólida). Os asteriscos mostram a dependência do raio da diferença relativa dos fatores de forma. A densidade eletrônica linear é n =10
6
cm
−1
, o vetor de onda q =10
6
cm
−1
, a temperatura do sistema T =300 K. Crédito:The European Physical Journal B (2022). DOI:10.1140/epjb/s10051-022-00295-z
Nova análise teórica considera casos em que os elétrons podem existir além dos limites dos fios quânticos semicondutores - com implicações importantes para seu desempenho
Fios finos semicondutores atraíram muita atenção recente na física - tanto em experimentos quanto em análises teóricas. Chamadas de fios quânticos, essas estruturas são frequentemente revestidas em materiais isolantes, e vários estudos anteriores já exploraram como a incompatibilidade entre as propriedades isolantes de ambos os materiais pode influenciar seu desempenho. Através de uma nova análise publicada no
The European Physical Journal B , Nguyen Nhu Dat e Nguyen Thi Thuc Hien, da Duy Tan University, no Vietnã, mostram que fios mais finos com revestimentos menos isolantes podem melhorar a mobilidade dos elétrons que carregam.
Os fios quânticos têm uma gama diversificada de aplicações potenciais, e seu uso em dispositivos como lasers, LEDs, transistores e sensores está sendo amplamente explorado. Resultados de estudos anteriores mostraram que as propriedades isolantes de seus materiais de revestimento podem variar as interações que ocorrem entre as cargas elétricas dentro do fio semicondutor. Por sua vez, isso influencia os estados quânticos dos elétrons do fio. No entanto, esses modelos apresentaram conclusões conflitantes sobre a capacidade dos elétrons de se moverem pelo fio, dependendo se os revestimentos são mais ou menos isolantes que o semicondutor.
Através de sua análise detalhada, Nguyen Nhu Dat e Nguyen Thi Thuc Hien melhoraram essas abordagens anteriores. Enquanto estudos anteriores assumiram que esses elétrons permanecem completamente confinados ao fio, a dupla considerou o caso em que os elétrons podem cruzar o limite externo do semicondutor. Os cálculos resultantes mostraram que os modelos anteriores provavelmente subestimaram a mobilidade eletrônica – que se torna aproximadamente 10 vezes maior em fios finos, quando são revestidos com materiais menos isolantes do que o semicondutor. Mesmo assim, os modelos anteriores ainda são úteis para descrever fios quânticos mais grossos. O resultado fornece informações importantes sobre as propriedades condutoras de fios quânticos e pode permitir que pesquisadores em estudos futuros entendam melhor suas potenciais aplicações.
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