Estudio de los niveles de energía asociados a un portador en nano-hilo de silicio con campo magnético axial

Abstract

El estudio de estructuras de baja dimensionalidad de sistemas basados en Silicio ha tenido un aumento en los últimos años, y las perspectivas de aplicaciones tecnológicas se han ampliado debido a estas nuevas estructuras. En este trabajo se estudian los niveles de energía para un portador en un nano-hilo de Silicio con simetría cilíndrica. Los cálculos son realizados para potenciales de confinamiento infinito, con y sin aplicación de un campo magnético axial y a diferentes radios del nano-hilo, dentro de la aproximación de la masa efectiva y haciendo uso del Hamiltoniano de Kane. Con estos valores de energía se determinó la fuerza del oscilador, magnitud importante al mencionar las propiedades ópticas. Nuestros resultados son comparados para sistemas similares realizados en otro tipo de material como GaAs, InAs, entre otros. Se concluye que el comportamiento visto en los resultados obedece a un confinamiento en un pozo cuántico y el efecto de la aplicación del campo es desdoblar los niveles de energía y hacer visible la diferencia de los dos estados a medida que el campo aumenta. Adicionalmente, se observa que el modelo de Kane, el cual se reserva para elementos de brecha directa, es aplicable para el Silicio aun siendo de brecha indirecta comúnmente, pero que para los radios usados se comporta como brecha directa según las referencias y permite al modelo se completamente aplicable.