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
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
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. 998.. 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. 85-9 87
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
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. 85-9 89
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.. > <
Antôno Carlos Aaro d Fara Jnor Fláo Groh Glaco Claro da la < >.. < >. 3 5. 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. 666 4. NOVOOLEV K.. cols. cnc n. 438 p. 97 5. AN-JOE P. cols. Phscal Rw Lttrs n. p. 9. GIJ M. A. M. BAUER G. E. W. rsta Ad. Phs. n. 46 p. 85 997. LO D. DVINCENZO D. P. rsta Phs. R. A n. 57 p. 998..8 n.8 3 p. 85-9 9