Efeitos de correlações e excitação de plásmon em estruturas semicondutoras - Borges, Antonio Newton (1993)
O gás de elétrons foi estudado em três e em uma dimensão, sendo que no caso tridimensional investigamos o gás de elétrons oriundo de impurezas doadoras hidrogenóides em germanio e silício. Determinamos, através de cálculos numéricos auto-consistentes, no modelo sugerido por Singwi et al, o fator de estrutura S(q) e a correção de campo local G(q) para varias densidades. A partir de G(q), obtivemos a função dielétrica estática para fazer a blindagem no potencial de Coulomb, do elétron com o íon de impureza. Posteriormente, determinamos a densidade critica de impurezas em que a transição semicondutor-metal ocorre, através da analise da energia de ligação, determinada por uma aproximação variacional. Para estudarmos os sistemas quase unidimensionais, generalizamos a teoria de Singwi et al., para incluirmos o modelo de multisub-bandas - duas e três sub-bandas. Elaboramos o programa computacional autoconsistente e então aplicamos a teoria para investigarmos as propriedades do gás de elétrons e do gás de polarons em fios quânticos de GaAs/AlGaAs. No caso do gás de elétrons, investigamos dois tipos de confinamento: parabólico e retangular com barreira infinita. Determinamos as excitações coletivas intra e intersub-bandas, o fator de estrutura, a correção de campo local, o potencial efetivo e a função de correlação dos pares, para varias larguras (30nm, 50nm e 100nm), no caso do potencial de confinamento retangular, e para diversas diferenças de energia entre as sub-bandas (1.7meV , 2meV e 6. 8meV), no caso do potencial de confinamento parabólico, em um amplo intervalo de densidades. Para determinarmos as propriedades do gás de polarons, utilizamos potencial de confinamento retangular com barreira infinita e calculamos de forma auto-consistente as relações de dispersão do acoplamento plásmons-fônons. Os resultados foram, em todas as situações, comparados com os resultados obtidos com a aproximação das fases aleatórias (RPA) demonstrando que o modele que utilizamos e muito mais adequado para tratarmos os sistemas. Comparamos também, sempre que foi possível, com resultados experimentais e com outros resultados teóricos. Nossos resultados demonstram que os efeitos de correlações de curto alcance são importantes e não devem ser ignorados no estudo das propriedades do gás de elétrons tri e quase unidimensionais e no gás de polarons quase unidimensional