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Sistema de pocas partículas en anillos cuánticos no uniformes

Resumen

Se estudian las propiedades cuánticas de sistemas de uno, dos y tres portadores de carga (electrones y huecos) confinados en anillos cuánticos (QRs) con morfologías variables. Problema que constituye uno de los temas relacionados con el área de la óptica cuántica, computación cuántica, espintrónica, etc. El análisis teórico de sistemas de pocas partículas confinadas en una región restringida de escala nanométrica sugiere el uso de una herramienta matemática que permita resolver la ecuación de Schródinger con muchas variables. Para tal efecto se han implementado los métodos de Galerkin y de la aproximación adiabática para reducir los problemas tridimensionales a problemas bidimensiones, con potenciales renormalizados que tienen en cuenta un perfil real del QR. Utilizando estas técnicas, se estudiaron diferentes sistemas: electrón, un par de electrones, un par electrónhueco (excitón) y un par de huecos y un electrón (trión positivamente cargado), confinados en un punto cuántico con forma de cráter, en dos anillos acoplados verticalmente y en dos anillos concéntricos, respectivamente. En los sistemas planteados se hace énfasis en el reordenamiento y las intersecciones de los niveles energéticos con el incremento del campo magnético relacionado con la interferencia cuántica, efecto denominado efecto Aharonov-Bohm (AB). Los resultados demuestran que aun cuando la altura de los anillos cuánticos es significativamente menor que las dimensiones laterales, no es posible considerar a estas estructuras como películas bidimensionales, ya que el espectro de energía que exhiben depende fuertemente de la altura y la morfología de los anillos. Adicionalmente, se estudió el efecto de la presencia de dos impurezas donadoras sobre el espectro de dos electrones confinados en un anillo cuántico. Se demostró que el espectro de energía de esta nanoestructura es muy similar a la del espectro de energía de una molécula de hidrogeno, razón por la cual la puede considerar como molécula artificial.