Transporte electrónico en ratchets cuánticos

Abstract

"Actualmente, el problema de la miniaturización progresiva de los dispositivos electrónicos ha conducido a la elaboración de sofisticadas técnicas litográficas y de crecimiento cristalino. Gracias a estas técnica es que se han podido costruir dispositivos que exhiban nuevos e interesantes fenómenos. Los ratchets cuánticos son un ejemplo de tales dispositivos. Un ratchet es un sistema asimétrico fuera del equilibrio el cual puede producir una corriente de partículas directa (fluyendo en una dirección) sin la necesidad de un gradiente de potencial. Fenómenos como inversión en la dirección de la corriente neta pueden ser inducidos en ratchets oscilados (rocked ratchets) cuando efectos cuánticos como el tunelamiento son tomados en cuenta. En el presente trabajo de tesis, estudiamos modelos idealizados de ratchets cuánticos oscilados. Los ratchets son modelados mediante barreras de potencial asimétricas y las curvas I - V características de estos sistemas modelo son estudiadas en función de distintos parámetros como son, energía Fermi, variación espacial del potencial debido al voltaje aplicado (drop) y la temperatura. En general, la barreras de potencial que tienen una variación suave producen magnitudes de corriente menores a las de otras barreras. Se obtiene un mayor número de inversiones en la dirección de la corriente cuando se asume una variación significativa de las barreras debido al voltaje aplicado. e logra una mayor similitud a los resultados experimentales cuando se asume que la variación del potencial es distinta para cada signo del voltaje aplicado, lo que nos lleva a pensar que este fenómeno es uno de los que mayor influencia tienen en la inversión de la corriente dentro de los ratchets experimentales."

"Nowadays, the progressive miniaturization of electronic devices has led to a more sophisticated lithographic and crystal growth techniques. Thanks to these techniques, devices that exhibit new and interesting phenomena had been constructed. Quantum ratchets are a perfect example of these devices. A ratchet is an asymmetric system, out of equilibrium. Such systems can produce a direct current of particles (flowing in one direction) without the need of a potential gradient. Phenomena such as reversion of current can be induced in oscillated ratchets (rocked ratchets) when quantum effects, as tunneling, are taken into account. In this thesis, we study quantum rocked ratchets through idealized models. The ratchets are modeled using asymmetric potential barriers and the characteristics I-V curves of these systems are studied as function of parameters such as Fermi energy, spatial variation due to the applied voltage (drop) and temperature. Broadly, potential barriers with a soft variation produce currents of lower magnitude. More reversions in the current direction are observed when a significant variation to the applied voltage is assumed. When an assymetric variation is assumed for every sign of applied voltage, the results found are more similar to the experimental values. Because of this, we can think that this phenomena is one of the most influential in the current reversion in experimental ratchets."