A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada
MAGETOPOLARON RESSONANTE EM HETEROESTRUTURAS SEMICONDUTORAS
Liomar de Miranda Leite1
Franciso Aparecido Pinto Osório1
1. Institiuto de FÃsica da Universidade Federal de Goiás
INTRODUÇÃO:Os constantes avanços nas técnicas de crescimento de cristais semicondutores,
iniciado nos anos 60, tais como Epitaxia por Feixe Molecular (MBE), e deposição de Vapor QuÃmico Organometálico (MOCVD), possibilitaram o desenvolvimento de sistemas eletrônicos de baixa dimensionalidade, graças à fabricação de heteroestruturas compostas de camadas alternadas de dois materiais semicondutores, com interfaces abruptas entre materiais diferentes.
Vários estudos de estruturas semicondutoras são baseados em compostos III-V que são fracamente polares. Elétrons movendo através de cristais polarizados, se acoplam com o campo de polarização induzido por eles mesmos. Esse campo de polarização dielétrica é conectado com a vibração do sólido num modo óptico. Somente os fônons ópticos de grande comprimento de onda são acompanhados por um grande momento de dipolo, por isso somente esses fônons interagem com os elétrons. Em um bulk semicondutor polar os elétrons interagem apenas com os fônons longitudinais-ópticos (LO). A interação elétron-fônon forma uma quase partÃcula chamada polaron. Neste trabalho calculamos a interação elétron-fônon longitudinais ópticos (LO) sobre as energias de transição 1s-2p entre os nÃves de uma impureza doadora hidrogenóide presente no volume (bulk) do material semicondutor GaN, sob a ação de um campo magnético uniforme aplicado.
METODOLOGIA:A uma impureza doadora hidrogenóide presente no volume de um material
semicondutor, aplica-se um campo magnético B orientado ao longo do eixo z. Na
aproximação da massa efetiva, a hamiltoniana de um elétron ligado a esta impureza e interagindo com os fônons logitudinais ópticos (LO), pode ser expressa em termos da soma das energias do elétron ligado a impureza doadora, da energia cinética dos fônons e a hamiltonia de frolich. Usando o método variacional minimizamos essas energias, calculamos as constantes de normalização com ajuda de programas computacionais, utilizamos um programa baseado na linguagem fortran (z x min) para obtenção dessas constantes de normalização.
Com a obtenção das constantes de normalização plotamos os gráficos das energias de transição 1s-2p em função do campo magnético B e comparamos nossos resultados com os resultados experimentais e teóricos contidos na literatura.
RESULTADOS:Utilizando parâmetros usados na literatura como massa de banda do elétron, constante de acoplamento elétron-fonon, e parâmetros relacionados com o GaN, conseguimos resultados com boa concordância com os contidos na literatura (Almeida, R. B.; Borges, A. N.; Machado, P. C. M.; Leite, J. R.; Osório, F. A. P., Solid State communication 130, 95-99 (2004)). Esses resultados nos possibilitou a continuar os estudos para a obtenção de novos valores que estão sendo rodados para a verificação da validade do modelo para campos magnéticos com valores mais altos.
CONCLUSÕES:O trabalho consistiu como foi proposto na compreensão da interação elétron-fônon longitudinais ópticos LO em um bulk do material semicondutor GaN entre os nÃveis de energia de transição 1s-2p+, 1s-2p- de uma impureza doadora hidrogenóide levando-se em conta os efeitos da não porabilicidade nas bandas de condução. Consideramos como parte fundamental a verificação da importância da interação elétron-fônon, pois como verificamos nos cálculos com a interação e sem interação e comparando-os com os resultados experimentais contidos na literatura percebemos a importância da interação elétron-fônon, pois os cálculos com o efeito elétron-fônon tiveram boa concordância com esses dados experimentais referenciados, já sem o efeito elétron-fônon houve uma discrepância com os dados experimentais utilizados.
Os resultados teóricos apresentados para B < 10 tesla também foram importantes, pois eles tiveram boa concordância com os outros resultados teóricos e com os resultados experimentais presentes na literatura. Para B > 10 tesla mesmo não havendo dados experimentais para comparação, por se tratar de uma primeira aproximação para o problema eles foram satisfatórios, pois verificamos o que foi previsto por Moore e co-autores,( Moore, W. J.; Freitas Jr.; J. A. e Molnar, R. J., Zeeman sectroscopy of shallow donors in GaN, Phys. Rev. B56, 12073 (1997)). Já que conhecemos pouco das propriedades das estruturas à base de GaN e estudos
ainda estão sendo feitos para determinar a real influência das interfaces nos resultados, tal conhecimento é fundamental para elaboração de um modelo teórico adequado para esses sistemas eletrônicos.
Instituição de fomento: CNPQ
Trabalho de Iniciação Científica
Palavras-chave: Magnetopolaron, GaN, Semicondutores
E-mail para contato: lmyork@gmail.com
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