Assignatura: Fenòmens a la Nanoescala

Quadrimestre: tardor

Crèdits ECTS: 5

Professors: M. Pi, M. Rubí

Departament / Facultat: Dept. Estructura i Constituents de la Matèria, Dept. Física Fonamental, Fac. Física, UB

Objectius:

Assolir coneixements bàsics de les estructures i el transport electrònic

Recomanacions / Requisits previs

Coneixements previs bàsics de física quàntica i física estadística

CONTINGUTS:

1.- Base teòrica
- Introducció
- Dualitat ona-partícula en Física Quàntica
- Longituds i temps característics

2.- Equació de Schrödinger
- Valors mitjos de quantitats físiques
- Separació de variables
- Mètode variacional
- Mètodes pertorbatius

3.- Sistemes de moltes partícules
Propietats genèriques dels sistemes de partícules idèntiques
Eq. de Schrödinger per moltes partícules: Potencials autoconsistents
Spin i estadística electrònica

4.- Electrons en potencials cristal·lins
- Funcions de Bloch
- Ocupació de les bandes d’energia: metalls, semiconductors i dialèctrics
- Aproximació de massa efectiva
- Funció envoltant

5.- Electrons en heterostructures semiconductoras
-Quantum wells
- Densitat d’estats d’un gas d’electrons bidimensional
- Quantum wires
- Funcions d’ona i energies de les subbandes
- Densitats d’estats per un gas d’electrons unidimensinal
- Quantum dots
- Funcions d’ona i energies dels nivells monoparticulars
Densitats d’estats per a un gas 0-dimensional

6.- Descripció de partícula independent
- Densitats d’estats
- Confinament lateral
- Influencia de camps magnètics externs
- Estats de Fock-Darwin
- Regles de selecció

7.- Propietats del sistema d’electrons en interacció
Teorema de Kohn
Magnetoplasmons y estats de marge
Espectroscòpia infraroja i capacitancia
Formalisme del funcional de la densitat

8.- Introducció a la teoria del transport electrònic en la nanoescala
Formalisme de Landau-Büttiker
Teoria del funcional de la densitat
Electrònica molecular

9.- Aplicacions
Nanotubs, cadenes moleculars, nanoemissors, nanosensors
Tècniques instrumentals en la nanoescala

Planificació:

Hores presencials a l’aula: 45 hores

Hores de treball no presencial: 28 hores

Hores de preparació i estudi per part de l’alumne: 64,5 hores

Bibliografia

Quantum Heterostructures, V.V. Mitin, V.A. Kochelap i M.A. Stroscio (Cambridge University Press, 1999)

Quantum dots, L. Jacak, P. Hawrylak i A. Wójs (Springer, 1998)

Low-Dimensional semiconductor structures, K. Barnham i D. Vvedensky (Cambridge University Press, 2001)

Quantum Dot Heterostructures, D. Bimberg, M. Grundmann i N.N. Ledentsov (John Wiley & Sons, 1999)

Quantum theory of the optical and electronic properties of semiconductors, H. Haug i S.W. Koch (World Scientific, 2001)

Quantum wells, wires and dots, P. Harrison (John Wiley & Sons, 2000)

Modern Many-Particle Physics, E. Lipparini (World Scientific, 2003)

Electronic Transport in Mesoscopic Systems, S. Datta (Cambridge, 1995)

Introduction to mesoscopic systems, Y. Imry (Oxford, 2002)

Molecular Nanoelectronics, M.A. Reed, T. Lee (Amer. Sci. Pub., 2003)