Transporte eletrônico em sistemas bidimensionais anisotrópicos

Abstract

Anisotropia está presente em vários sistemas e, dependendo dos materiais com os quais estamos lidando, tal característica pode ter influência em propriedades fundamentais, tais como massa efetiva, velocidade de grupo e níveis de energia em nanoestruturas, o que por sua vez se manifestam nas propriedades óptico-eletrônicas de tais materiais. O presente trabalho tem como objetivo principal investigar como a anisotropia da dispersão eletrônica afeta as propriedades de transporte eletrônico de um material bidimensional. Para estudar este problema, usamos a teoria da massa efetiva para resolver a versão anisotrópica bidimensional (2D) da equação de Schrodinger e analisar a dependência angular, ou direcional, da transmissão eletrônica através de uma barreira quadrada de potencial arbitrariamente orientada. Como consequência da anisotropia, descobrimos que a direção de propagação dada pela velocidade de grupo não coincide com a direção do vetor de onda, levando a uma nova definição da corrente de probabilidade, que retorna à convencional quando removemos a anisotropia. Posteriormente calculamos o espectro de energia para uma super-rede gerada por uma sequência de barreiras quadradas de potencial e observamos que a largura das bandas de energia varia com a orientação da super-rede. Em seguida, utilizamos o método da matriz de transferência para investigar analiticamente a transmissão eletrônica através de barreiras duplas, tendo, logo após, desenvolvido a aplicação númerica do mesmo método para obtenção das bandas de transmissão para o caso de múltiplas barreiras. Vale mencionar que para obtenção de todos os resultados numéricos utilizamos os dados das massas eletrônicas efetivas do fosforeno nas direções armchair, tomada ao longo do eixo x, e zigzag, ao longo do eixo y.