APLICAÇÃO DOS ESTADOS DE POLARIZAÇÃO DE SPINS EM SPINTRÔNICA

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1 REVITA DE CIÊNCIA EXATA E TECNOLOGIA APLICAÇÃO DO ETADO DE POLARIZAÇÃO DE PIN EM PINTRÔNICA Antôno Carlos Aaro d Fara Jnor Insttto d Estdos Aançados IEA Fláo Groh Facldad Anhangra d Tabaté Glaco Claro da la Facldad Anhangra d Tabaté REUMO: Est trabalho trata da aplcação d núro qântco chaado d psdospn na spntrônca. O psdospn pod orgnar dspostos spntrôncos sto é dspostos basados no spn do létron q pod controlar o flo d corrnt ltrônca a polaração do psdospn. U ssta consttído d rds d grafno ntrcaladas pod sr sadas para plorar as proprdads do psdospn coo altraçõs control na sa polaração sa tlação para o dsnolnto d dspostos spntrôncos. Ua abordag tórca é aprsntada para ostrar qaltatant as aplcaçõs a copatbldad dos atostados d spn a a fnção d onda q dscr os stados do psdospn. Palaras-cha: pntrônca; pnes; Psdospn; Mcânca Qântca. Kwords: pntroncs pn Psdospn Qant Mchancs. ABTRACT: Ths papr trats th applcaton of a qant nbr calld psdospn n spntroncs. Th psdospn can lad to spntronc dcs dcs basd on lctron spn that can control th flow of lctron crrnt and th polaraton of th psdospn. A sst consstng of ntworks of ntrcalatd graphn can b sd to plor th proprts of th psdospn and control sch as changs n ts polaraton and ts s for th dlopnt of spntronc dcs. A thortcal approach s prsntd to show qaltatl th copatblt of applcatons and atostados spn a and wa fncton that dscrbs th psdospn stats. Artgo Orgnal Rcbdo : 9 Aalado : 853 Pblcado : 764 Pblcação Anhangra Edcaconal Ltda. Coordnação Insttto d Psqsas Aplcadas Dsnolnto Edcaconal - IPADE Corrspondênca sta Anhangra d Rstas Eltrôncas - ARE rc.pad@anhangra.co.8 n.8 3 p. 85-9

2 Aplcação dos stados d polaração d PIN pntrônca. Introdção A ltrônca do ftro proalnt fará so da Mcânca Qântca. O spn do létron por plo q só pod sr plcado lando conta a dscrção qântca d sas proprdads t s ostrado co potncal aplcabldad noos dspostos ltrôncos scala nanoétrca -9. Tas dspostos ncl noos transstors q fncona co bas núro qântco conhcdo coo psdospn NOVOELOV t al. 4 NOVOOLOV t al. 5. No ano d 9 fo dscrto pla prra a tlação do psdospn rds d grafno rds bdnsonas d átoos d carbono q podra fnconar coo állas d control d flo d corrnt d létrons AN-JOE t al. 9. Essas állas são caractradas por das folhas bdnsonas d grafno co conjnto d portas q prod a aração spacal na sparação ntr as folhas prodndo ass a asstra na drção do flo d corrnt. As portas são capas d controlar o níl d Fr núro d stados ltrôncos ocpados a asstra da ntrcaada altrando a coponnt do psdospn. Qando a polardad dos pars d portas é a sa o dsposto poss a confgração paralla ofrc a pqna rsstênca ao flo d létrons co a dtrnada nrga. A confgração antparalla é obtda qando as portas da sa polardad prodndo ass a dança na polaração do psdospn. Fgra Válla d psdospn a caada dpla d grafno co a confgração antparalla. No trabalho d Noosol é ostrado q a álla d psdospn pod sr tndda a áros ntralos d nrga atraés d conõs ntr rgõs d dfrnts polardads dando org à transstor q opra altrnando a polardad d a porta cntral d coprnto l. 86 Rsta d Cêncas Eatas Tcnologa

3 Antôno Carlos Aaro d Fara Jnor Fláo Groh Glaco Claro da la Fgra A porta cntral d coprnto l controla a polaração do psdospn. Na fgra pod-s obsrar a dança na polardad do spn graças ao gap d nrga ntr as caadas ntrcalas três sssõs sparadas pla dstânca d coo ostrado na fgra. O objto cntral do trabalho é ostrar q tas stados d polaração pod sr ao nos qaltatant prstos na abordag da cânca qântca q prê os stados d polaração ndpndnts do spn. Ests stados d polaração tabé pod sr chaados o analsados coo gras d lbrdad possís consdrando a nrga do ssta. O ssta no nosso caso s rfr às caadas o rds d grafno co a dtrnada nrga dsponíl. A aração nsta nrga q é rprsntada pla nrga potncal ntr as das caadas controlorá a polaração d spn GIJ t al. 997 LO t al Dscrção tórca Qantcant pod-s odlar a asstra na caada ntr as folhas d grafno a partr da Haltonana do ssta nrga do ssta q dscr aproadant o coportanto ltrônco nas bandas d baa nrga stados d nrga acssís do ssta q pod star ocpados o dsocpados das das caadas AN-JOE 9. H ξ p p ξ p p U U.8 n.8 3 p

4 L Yl LYl sndo l l Yl Y l Aplcação dos stados d polaração d PIN pntrônca A qação é chaada d Haltonana fta opra no spaço das fnçõs d onda ψ q dscr a apltd ltrônca da fnção d onda nas caadas. O psdospn pod sr dscrto pla fnção ψ ± U E U ± E ξ ξ ond é o ânglo do onto no plano p p cos p sn E é o spctro ltrônco co a assa do létron. ± ± U p A qação rprsnta a fnção d onda do psdospn dpndnt dos stados d nrga acssís ao ssta consttído plas das caadas d grafno. A sqüênca do trabalho é aalar qaltatant a prsão tórca dos stados d spn cjo caso partclar pod dar org às fnçõs d onda da fora aprsntada pla qação. 3. prros passos Pod-s rprsntar os atoalors do onto anglar da sgnt anra L Yl l l Yl LYl Yl 3 ond l são os atoalors do orbtal sa projção no o rspctant é a constant d Planck. A fnção Yl é dpndnt da posção é conhcda coo sfércos harôncos. Essas fnçõs pod sr dfndas coo stados q dagonala os opradors L L. Ao s antr l fo o q corrspond a stados q sont o alor d ara pod-s a sgnda qação 3 da sgnt fora < 4 l L l > δ 3.. Opradors d pn Os opradors d spn são dfndos por o d sas rlaçõs d cotação [ ] 5 Esss opradors d spn pod sr rprsntados por atrs a qação 4 fornc 6 88 Rsta d Cêncas Eatas Tcnologa

5 Antôno Carlos Aaro d Fara Jnor Fláo Groh Glaco Claro da la Essa rprsntação pod sr scrta anda na fora ond σ 7 ½. σ σ σ 8 são as atrs d Pal q satsfa as rlaçõs d cotação [ σ σ ] σ 9 As atrs d Pal são rprsntaçõs connnts para as rprsntaçõs d spns Os ato-stados d srão rprsntados por tor colna d das coponnts dnonado d spnor. Ests ato-spnors pod sr obtdos pla qação o sja ± o anda Pod-s scrr ± ±. χ χ 3 Para os ato-stados corrspondndo a spn para ca rspctant. U spnor arbtráro pod sr rprsntado anda coo a spn para bao. 4 D fora q o qadrado d sas coponnts stja rlaconado co a probabldad d a dda d no stado gal a a rspctant. 3.. Drção arbtrára do pn A rprsntação para na qação 9 é dagonal. No ntanto pod-s obtr os ato-stados.8 n.8 3 p

6 9 Rsta d Cêncas Eatas Tcnologa Aplcação dos stados d polaração d PIN pntrônca do oprador sn cos a partr da rlação sn cos 5 o sja sn sn cos cos 6 O q plca 7 ass os atotors corrspondndo a são. 8 Pod-s obsrar q os atostados dados pla qação 8 s asslha to à qação q rprsnta a fnção d onda do spn o os stados d spn possís para a confgração d nrga corrspondnt ao ssta proposto rfrnt às caadas d grafno. Qaltatant a qação 8 ostra q os stados d polaração d spn pod prncípo tr fora aprsntada pla qação. 4. O alor sprado do spn Para stado arbtráro o alor sprado do spn é dado rlação > > < > < < > < j j j 9 o d fora qalnt. Ass pod-s scrr.. > <

7 Antôno Carlos Aaro d Fara Jnor Fláo Groh Glaco Claro da la < >.. < > Consdraçõs Fnas Est trabalho procro donstrar a aplcação da Mcânca Qântca na pntrônca rao da Físca da Eltrônca consdrado por tos psqsadors coo sndo o ftro da ltrônca. Tal aplcação consst na tlação d núro qântco dnonado psdospn cja polaração pod sr controlada por ssta consttído d rds d grafno q gra potncal d nrga q pod sr altrado plas dnsõs das caadas d grafno coo por plo a dstânca ntr as sçõs da rd. O dsposto stá rprsntado nas Fgras. Essa aplcação pod dar org à noos transstors scala nanoétrca para o control do flo d corrnt d létrons állas q control a polaração do psdospn. Nst artgo procro-s forncr a abordag tórca para o tratanto do psdospn a partr dos conctos báscos da Mcânca Qântca. Os atostados d spn obtdos pod sr aplcados à caso as gral q a nrga potncal do ssta stja nolda coo é o caso da nrga potncal ntra as b-caadas d grafno. Qaltatant fo ostrado nst trabalho q a fora das fnçõs d onda q dscr o psdospn são qalnts copatís co os atostados d spn obtdos plo procdnto da Mcânca Qântca sal ao tratar o pn do létron. Rfrêncas NOVOOLEV K.. cols. cnc n. 36 p NOVOOLEV K.. cols. cnc n. 438 p AN-JOE P. cols. Phscal Rw Lttrs n. p. 9. GIJ M. A. M. BAUER G. E. W. rsta Ad. Phs. n. 46 p LO D. DVINCENZO D. P. rsta Phs. R. A n. 57 p n.8 3 p