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Tipo: Dissertação
Título: Bicamada polarizada de gás de elétrons bidimensional sob ação de um campo magnético no plano
Autor(es): Oliveira, Leylanne Dayse
Orientador: Costa, Diego Rabelo da
Palavras-chave: Gás de elétron bidimensional;Sistemas de baixa dimensionalidade;Propriedades eletrônicas
Data do documento: 2020
Citação: OLIVEIRA, L. D. Bicamada polarizada de gás de elétrons bidimensional sob ação de um campo magnético no plano. 42f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Resumo: Investigamos analiticamente as propriedades eletrônicas de um gás de elétron bidimensional (2DEG) confinado em um sistema de bicamada acoplada, ou seja, duas camadas de 2DEG, sob o efeito de um campo magnético no plano e um campo elétrico fora do plano. Tais sistemas do tipo bicamada de 2DEG s~ao sistemas quânticos muito interessantes e foram amplamente estudados nas últimas décadas devido a muitos fenômenos possíveis em conexão com o tunelamento entre as duas camadas de 2DEG, de maneira semelhante as estruturas de poços quânticos duplos com um grau eletrônico adicional de liberdade na direção do crescimento. Ao resolver o Hamiltoniano 2x2 de Schrodinger, com os termos (fora) diagonais que descrevem (o acoplamento entre as camadas) as camadas de 2DEG superior e inferior, calculamos o espectro de energia para diferentes configurações do sistema e discutimos os efeitos de campos elétricos e magnéticos externos, bem como as consequências do termo de acoplamento nesses espectros. Dentro dessa aproximação de massa efetiva de duas bandas, considerou-se também que as duas camadas s~ao rotacionadas uma em relação a outra e que elas podem ser formadas por diferentes semicondutores anisotr opicos, ou seja, com diferentes massas efetivas ao longo das direções x e y em cada camada de 2DEG. Mostramos que: (i) o termo de energia de acoplamento entre as camadas quebra a degenerescência dos estados; (ii) a presença de um campo magnético no plano causa uma mudança transversal linear no momento, isto e, os n veis de energia correspondentes a diferentes camadas de 2DEG s~ao deslocados em direções opostas no espaço dos momentos, o que leva ao (anti-)cruzamento das curvas de dispersão~ao de energia quando o termo de acoplamento (n~ao) e levado em considera c~ao; (iii) na presença de campos elétricos e magnéticos, pode-se observar uma distorção dos dois ramos de energia com a formação de uma estrutura de dois vales com diferentes superfícies de Fermi.
Abstract: We have analytically investigated the electronic properties of a two-dimensional electrongas (2DEG) confined in a coupled bilayer system, i.e. two 2DEG layers, under the elect ofan in plane magnetic field and out-of-plane electric field. Such bilayer 2DEG-like systemsare very interesting quantum systems and were widely studied in the past decades dueto many possible phenomena in connection with the tunneling between the two 2DEGlayers, in a similar way as in double quantum well structures with an additional electronicdegree of freedom in the growth direction. By solving the 2 x 2 Schrodinger Hamiltonian, with the (off-) diagonal terms describing the top and bottom 2DEG layers (the couplingbetween the layers), we calculate the energy spectrum for difierent system configurationsand discuss the eleects of external electric and magnetic fields, as well as the consequencesof coupling term on it. Within this two-band effective mass approximation, one also consi-ders that the two layers are twisted with respect to each other and that they can be formedby different anisotropic semiconductors, i. e. with different effective masses along the xand y directions in each 2DEG layer. We show that: (i) the coupling energy term betweenthe layers breaks the degeneracy of the states; (ii) the presence of an in-plane magneticfield causes a linear transverse shift in momentum, i. e. the energy levels correspondingto different 2DEG layers are shifted in opposite directions in the wave-vector space, whichleads to the (anti-) crossing of the energy dispersion curves when the coupling term is(not) taking in account; (iii) in the presence of both electric and magnetic fields, one canobserve a distortion of the two energy branches with a formation of a two-valley struc-ture with different Fermi surfaces.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/59780
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