MELO, Heitor Alves de. Propriedades eletrônicas de pontos quânticos contendo muitos elétrons. 2010. 75 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Departamento de Física, Fortaleza, 2010 . / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2012-11-27T15:20:10Z
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2010_hadmelo.pdf: 2475149 bytes, checksum: f2b733568c55c95683fc14e493c5ab31 (MD5) / This work investigates the eletronic properties of semiconductor quantum dots in
which there are many electrons con ned. In particular, we study Si and Ge quantum dots
embedded in dielectric matrices (SiO2 e HfO2). The theoretical methos used to calculate the total energy of N electrons con ned in quantum dots is based on a simpli ed version of the Hartree-Fock method. In this model, the total energy is obtained from single-particle wavefunctions and eigen-energies. The obtained results show that the total energy in Ge quantum dots are always larger than in Si ones. The reason is the smaller electron e ective mass in Ge, which raises the energies of the con ned states. As for the role of the dielectric matrix, the total energy is always larger for SiO2 than for HfO2. Physically, this e ect is caused by the fact that SiO2 has larger con nement barriers (3.2 eV) than HfO2 (1.5 eV). Smaller barriers favor larger spatial extent of the wavefunctions, decreasing the
repulsion energy of the con ned electrons. The chemical potential and additional energy
was also calculated as function of the number of con ned electrons. It was observed that the chemical potential of Ge quantum dots are always larger than Si ones, but the role of the dielectric matrix is inverted. The chemical potential for HfO2 is larger than for SiO2. With respect to the additional energy, we observed that this quantity strongly oscillates within the range 0 to 0.4 eV for cases. If one takes into account that the Coulomb blockade
phenomena is only observed for additional energies much larger the thermal enegy (of the order of 3=2kBT), this phenomena can only be observed for the case where there are only a few electrons con ned in the quantum dots. / Este trabalho dedica-se ao estudo das propriedades eletrônicas de pontos quânticos
semicondutores contendo muitos el etrons con nados. Em particular, ser~ao investigados
pontos quânticos de Si e Ge imersos em matrizes diel etricas (SiO2 e HfO2). O m etodo
te orico utilizado para calcular a energia total de um sistema de N el etrons con nados
baseia-se numa vers~ao simpli cada do m etodo de Hartree-Fock. Neste modelo a energia
total e calculada a partir das fun ções de onda e estados de energia de uma unica part cula. Os resultados obtidos mostram que a energia total em pontos quânticos de Ge s~ao em geral maiores que em pontos quânticos de Si, independentemente do n umero de el etrons
con nados. Isto acontece devido a massa efetiva menor dos el etrons no Ge que aumentam
as energia de con namento. Em rela ção ao papel das barreiras diel etricas, a energia total e sempre maior nos casos em que o ponto quântico est a envolvido por SiO2. Fisicamente, isto se deve ao fato de que a barreira de con namento do SiO2 (3.2 eV) e maior que a do HfO2 (1.5 eV). Barreiras mais baixas favorecem o aumento da extensão espacial das funções de onda, reduzindo a repulsão coulombiana dos el etrons con nados. Calculouse tamb em o potencial quí mico dos pontos quânticos em fun ção do n umero de el etrons con nados, e a energia adicional necess aria para aprisionar mais um el etron nos pontos quânticos. Veri cou-se que o potencial qu mico dos pontos quânticos de Ge são sempre
maiores que nos de Si, por em o potencial qu mico para pontos quânticos envoltos em HfO2
são sempre maiores que no caso do SiO2. Em relação a energia adicional, observa-se que
esta quantidade apresenta fortes oscilações e que varia entre 0 e 0.4 eV para todos os casos estudados. Se levarmos em conta que o fenômeno conhecido como bloqueio de Coulomb
acontece quando a energia adicional e muito maior que a energia t ermica (da ordem de
3=2kBT), este fenômeno s o ser a observado quando houver poucos el etrons con nados nos
pontos quânticos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/13304 |
| Date | 18 September 2015 |
| Creators | Melo, Heitor Alves de |
| Contributors | Sousa, Jeanlex Soares de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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