Enseñanza

 

Approaching to nanostructures using basic concepts of quantum mechanics

 

R.R. Mijangos,^a E. Cabrera,^b R. Espejel–Paz,^b and G.Vazquez–Polo^b

 

^a Centro de Investigación en Física Universidad de Sonora, apartado postal 5–88, México, 83190 Sonora, e–mail: mijangos@cajeme.cifus.uson.mx.

^b Instituto de Física Universidad Nacional Autónoma de México, apartado postal 20–364, México, D.F., 01000, México, e–mail: cabrera@fisica.unam.mx; vazquez@fisica.unam.mx.

 

Recibido el 8 de junio de 2010
Aceptado el 29 de julio de 2010

 

Abstract

In this work we discuss some concepts of quantum mechanics showing the result for the ground state energy of the infinite potential well that, together with elementary thermal physics concepts applied to semiconductors, help us to estimate the size of nanostructures. The energy value of the infinite potential well is compared with the finite potential well, some results were obtained with numerical calculations using basic quantum mechanics, particularly we used the BenDaniel–Duke model used for semiconductor junctions to analyze the structure GaAsAl_1–x Ga_x As, the energy levels were obtained of the confined states in the quantum well of the nanostructure in function of Al percentage. This system is representative of nanostructures quantum devices, currently under study in electronic solid state physics. This presentation could be very useful to teach in undergraduate applied physics courses.

Keywords: Applied modern physics; potential wells; nanostructure devices.

 

Resumen

En este trabajo discutimos algunos conceptos de mecánica cuántica mostrando el resultado para la energía de estado base del pozo de potencial infinito que conjuntamente con conceptos elementales de física térmica aplicados a semiconductores nos son útiles para estimar el tamaño de nanoestructuras. El valor de la energía del pozo de potencial infinito es comparado con el pozo de potencial finito, algunos resultados fueron obtenidos con cálculos numéricos usando mecánica cuántica básica, particularmente usamos el modelo de BenDaniel–Duke para analizar la estructura de GaAs–Al_1–x Ga_x As, se obtienen los niveles de energía de los estados confinados en el pozo cuántico de la nanoestructura en función del porcentaje de Al. Este sistema es representativo de dispositivos cuánticos nanoestructurados estudiados actualmente en la física electrónica del estado sólido. Esta presentación puede ser util para ensenanza a nivel licenciatura o posgrado en cursos de física aplicada.

Descriptores: Física moderna aplicada; pozos de potencial; dispositivos nanoestructurados.

 

PACS: 61.43.W; 73.21.b

 

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