nÃo hà / Este trabalho dedica-se ao estudo das propriedades eletrÃnicas de pontos quÃnticos semicondutores contendo muitos elÃtrons confinados. Em particular, serÃo investigados semicondutores contendo muitos elÃtrons confinados. Em particular, serÃo investigados pontos quÃnticos de Si e Ge imersos em matrizes dielÃtricas (SiO2 e HfO2). O mÃtodo teÃrico utilizado para calcular a energia total de um sistema de N elÃtrons confinados baseia-se numa versÃo simplificada do mÃtodo de Hartree-Fock. Neste modelo a energia total e calculada a partir das funÃÃes de onda e estados de energia de uma Ãnica partÃcula Os resultados obtidos mostram que a energia total em pontos quÃnticos de Ge sÃo em geral maiores que em pontos quÃnticos de Si, independentemente do nÃmero de elÃtrons confinados. Isto acontece devido a massa efetiva menor dos elÃtrons no Ge que aumentam as energia de confinamento. Em relaÃÃo ao papel das barreiras dielÃtricas, a energia total à sempre maior nos casos em que o ponto quÃntico està envolvido por SiO2. Fisicamente, isto se deve ao fato de que a barreira de confinamento do SiO2 (3.2 eV) à maior que a do HfO2 (1.5 eV). Barreiras mais baixas favorecem o aumento da extensÃo espacial das funÃÃes de onda, reduzindo a repulsÃo coulombiana dos elÃtrons confinados. Calculou se tambÃm o potencial quÃmico dos pontos quÃnticos em funÃÃo do nÃmero de elÃtrons confinados, e a energia adicional necessÃria para aprisionar mais um elÃtron nos pontos quÃnticos. Verificou-se que o potencial quÃmico dos pontos quÃnticos de Ge sÃo sempre maiores que nos de Si, por em o potencial quÃmico para pontos quÃnticos envoltos em HfO2 sÃo sempre maiores que no caso do SiO2. Em relaÃÃo a energia adicional, observa-se que esta quantidade apresenta fortes oscilaÃÃes e que varia entre 0 e 0.4 eV para todos os casos estudados. Se levarmos em conta que o fenÃmeno conhecido como bloqueio de Coulomb acontece quando a energia adicional à muito maior que a energia tÃrmica (da ordem de 3=2kBT), este fenÃmeno sÃo serà observado quando houver poucos elÃtrons confinados nos pontos quÃnticos. / This work investigates the electronic properties of semiconductor quantum dots in which there are many electrons confined. In particular, we study Si and Ge quantum dots embedded in dielectric matrices (SiO2 e HfO2). The theoretical method used to calculate the total energy of N electrons confined in quantum dots is based on a simplified 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 effective mass in Ge, which raises the energies of the confined states. As for the role of the dielectric matrix, the total energy is always larger for SiO2 than for HfO2. Physically, this e effect is caused by the fact that SiO2 has larger confinement barriers (3.2 eV) than HfO2(1.5 eV). Smaller barriers favor larger spatial extent of the wavefunctions, decreasing the repulsion energy of the confined electrons. The chemical potential and additional energy was also calculated as function of the number of confined 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 energy (of the order of 3/2kBT), this phenomena can only be observed for the case where there are only a few electrons confined in the quantum dots.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:3206 |
| Date | 23 February 2010 |
| Creators | Heitor Alves de Melo |
| Contributors | Jeanlex Soares de Sousa |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em FÃsica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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