UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIACOORDINACIÓN DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN FRP-UA-01 VICERRECTORÍA CAMPUS ENSENADA DEPARTAMENTO DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN REGISTRO DE PROYECTO DE INVESTIGACIÓN APROBADO POR LA UNIDAD ACADÉMICA DATOS DEL PROYECTO Fecha de Impresión: 31/01/2014 01:13:40 pm Clave: 400/845 Titulo: TRANSPORTE ELECTRÓNICO EN ESTRUCTURAS CUÁNTICAS Área del Conocimiento: CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS Tipo de Investigación: BASICA Sector de Incidencia: ACADEMICA Duración del Proyecto: 2 año(s) Periodo Inicial: 2014-1 Periodo Final: 2015-2 Proyecto Asociado a un Cuerpo Académico - Cuerpo Académico : FÍSICA CUANTICA - Grado de Consolidación : CONSOLIDADO - L.G.A.C : TRANSPORTE EN NANOESTRUCTURAS DATOS DEL RESPONSABLE TÉCNICO No. Empleado: 9065 Apellido Paterno: ROMO Apellido Materno: MARTINEZ Nombre(s): ROBERTO Grado Académico: DOCTORADO Especialidad: DOCTOR EN CIENCIAS EN FISICA DE MATERIALES S.N.I. Nivel: 2 Perfil PROMEP: SI Cuerpo Académico: FÍSICA CUANTICA Categoría: TC PROFR.ORD.CARR.TIT.N. C Correo Electrónico: [email protected] Correo Alterno: [email protected] Unidad Académica: FACULTAD DE CIENCIAS Teléfono: 0 Celular: 6461510607 Página 1/8 Fecha: 31/01/2014 01:13:40 pm No.N.mx Dirección: KM. 103 CARRETERA TIJ-ENS.ASOCIADO(S) UABC No.edu.edu.N.TIT. ASOCIADO(S) EXTERNO(S) ASISTENTE(S) DE INVESTIGACIÓN (Alumnos) RESPONSABLE ADMINISTRATIVO (Administrador de la Unidad Académica) Administrador: BLANCA ROSA NUÑEZ LIZARRAGA Correo Electrónico: blanca@uabc. Empleado: 17335 Apellido Paterno: HERNANDEZ Apellido Materno: MALDONADO Nombre(s): ALBERTO Grado Académico: DOCTORADO Especialidad: FISICA S.CARR. Nivel: 2 Perfil PROMEP: SI Cuerpo Académico: FÍSICA CUANTICA Categoría: TC PROFR. Nivel: CANDIDATO Perfil PROMEP: SI Cuerpo Académico: Categoría: TC PROFR.ORD.I.N. 5 Y 6. B Correo Electrónico: hernandez.N. Empleado: 9282 Apellido Paterno: VILLAVICENCIO Apellido Materno: AGUILAR Nombre(s): JORGE ALBERTO Grado Académico: DOCTORADO Especialidad: DOCTOR EN CIENCIAS EN FISICA DE MATERIALES S.com Unidad Académica: FACULTAD DE CIENCIAS Teléfono: 0 Celular: (646) 151 60 78 Actividades : COLABORAR EN LA INVESTIGACIÓN CONSIDERADA EN LOS OBJETIVOS 4.mx Correo Alterno: albertoitap@yahoo. Teléfono: (646) 174-59-25 Página 2/8 Fecha: 31/01/2014 01:13:40 pm .com.I.edu.mx Unidad Académica: CENTRO DE INGENIERIA Y TECNOLOGIA VALLE DE LAS PALMAS CITEC Teléfono: 1038435 Celular: 6651065953 Actividades : COLABORAR EN LA INVESTIGACIÓN CONSIDERADA EN LOS OBJETIVOS 2 Y 3.CARR.TIT.ORD.alberto@uabc. C Correo Electrónico: [email protected] Correo Alterno: villavics@yahoo. Uno de los aspectos más relevantes. ya sea a través del sistema (tunelaje cuántico). se estudia el transporte electrónico en guías de onda cuánticas y moléculas de puntos cuánticos. si el confinamiento ocurre en dos direcciones espaciales. conocido también como alambre cuántico [4]. 5]. y el decaimiento cuántico en sistemas de barreras y pozos de potencial. Esto abrió un nuevo campo de investigación que ha provocado un intenso estudio de aspectos básicos en la física del tunelaje. Existe un régimen intermedio de confinamiento muy interesante. el cual puede ocurrir de diferentes formas. Desde el punto de vista pedagógico. si el confinamiento tiene lugar en las tres direcciones espaciales. de adentro hacia a fuera (escape o decaimiento cuántico). se forma un sistema unidimensional. si el confinamiento ocurre en una sola dirección espacial. el cual es un tópico muy importante para estudiantes de física tanto intermedios como avanzados. De manera que los resultados de las investigaciones planteadas en este proyecto impactan no solamente en el ámbito de la investigación básica sino también en que enriquece la práctica docente en las unidades de aprendizaje relacionadas. lo que resulta es una estructura llamada cero-dimensional conocida como punto cuántico [2. particularmente los fenómenos de transporte electrónico en diversas estructuras de dimensionalidad reducida.DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Resultados de la Investigación y Desarrollo: La investigación que se propone aquí es de impacto internacional porque se trata de investigación básica que aporta nuevos conocimientos en la disciplina (física) en temas que son de interés actual tanto por los aspectos de investigación básica como por sus implicaciones en el desarrollo tecnológico en el campo de la micro y nano-electrónica. entenderemos por transporte electrónico a cualquier desplazamiento espacial de las densidades de probabilidad electrónicas. que podemos ubicarlo entre el Página 3/8 Fecha: 31/01/2014 01:13:40 pm . Antecedentes: Desde el trabajo seminal de Leo Esaki y colaboradores [1] a principios de la década de los 70's se concibe tanto teórica como experimentalmente la posibilidad de diseñar y fabricar estructuras cuánticas artificiales en a escala nanométrica. El confinamiento resulta un aspecto crucial en las propiedades físicas relevantes de los sistemas nanométricos. Por ejemplo. inherentes a toda estructura nanométrica. es el fenómeno de la cuantización de los niveles energéticos de los electrones. tanto por los aspectos de investigación básica como por sus potenciales aplicaciones tecnológicas en el campo de la electrónica cuántica. de ingreso a la estructura cuántica (acumulación electrónica o buidup). Sus productos se publicarán en revistas científicas arbitradas de circulación internacional. explorando la evolución temporal y espacial de la densidad electrónica tanto en la región interna como en la región de transmisión del sistema mediante visualizaciones gráficas. se tiene como resultado lo que en este contexto se conoce como un sistema bidimensional [3]. Problemática y Justificación: La visualización de la propagación espacial y temporal de ondas cuánticas constituye un instrumento muy valioso para entender las principales características de la dinámica del transporte electrónico en diversas estructuras cuánticas de baja dimensionalidad. el presente análisis provee una valiosa herramienta para visualizar el comportamiento de las soluciones de la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo. Este estudio permitirá abordar algunos problemas fundamentales de mecánica cuántica de gran interés actual. Resumen: Con base en soluciones analíticas exactas de la ecuación de onda de Schrodinger se estudia la dinámica del trasporte electrónico en estructuras semiconductoras artificiales. En particular. o de un sitio a otro dentro del sistema. En este contexto. el cual ocurre como resultado del confinamiento en alguna dirección espacial [2]. esto es debido a la naturaleza ondulatoria del electrón. Estudiar el decaimiento cuántico en sistemas de varias partículas con estados iniciales simétricos y anti-simétricos. 4. Nuestro interés en este proyecto se centrará en estudiar fenómenos de transporte en tres tipos de estructuras: (i) Transporte electrónico en guías de onda cuánticas. es decir.Investigar el papel que juegan los diferentes modos transversales o canales abiertos en la velocidad de propagación electrónica en la dirección longitudinal. ya que los niveles discretos de la energía que resultan de dicho confinamiento. los objetivos 4-5 al sistema (ii). en estas últimas. Metodología: Página 4/8 Fecha: 31/01/2014 01:13:40 pm . La diversidad de estructuras cuánticas nanométricas es muy amplia. también llamados modos transversales o sub-bandas. En particular. El confinamiento lateral que define a las guías de onda juega un papel crucial en las características del transporte longitudinal. La propagación de electrones en las guías de onda cuánticas es análoga a la propagación de ondas electromagnéticas o guías de onda ópticas. Los objetivos 1-3 corresponden al sistema (i). la cual se manifiesta plenamente en los fenómenos que ocurren en algunas nanoestructuras [8. Nuestro grupo de trabajo en la Facultad de Ciencias de la UABC posee la experiencia suficiente en estos temas de investigación para llevar a buen término los objetivos de investigación planteados en el presente proyecto. las ondas electrónicas se ven constreñidas a moverse en dirección perpendicular al confinamiento.Mostrar mapas de densidad de probabilidad para el caso de propagación libre así como de situaciones con potenciales dispersores de distintas geometrías dentro de la guía.Estudiar el decaimiento cuántico de una partícula en una superred finita describiendo la dinámica interna y su influencia en la dinámica del decaimiento 7. distribuyen el transporte a lo largo de canales de propagación. así como de los varios trabajos presentados en foros internacionales [22-26].Estudiar la transmisión coherente de electrones a través de un sistema de doble punto cuántico.7]. 3. y los objetivos 6-7 al sistema (iii).caso unidimensional y el caso bidimensional. el cual puede cambiar gradualmente de una configuración en serie a una en paralelo. 2. estudiar el fenómeno de difracción en el tiempo en estas estructuras. para exhibir la dinámica del transporte libre así como de la dispersión electrónica dentro de la guía de onda. (ii) Transporte electrónico en moléculas de puntos cuánticos. (iii) Estudios de decaimiento cuántico en sistemas de barreras y pozos de potencial.Resolver la ecuación de Schrodinger en guías de onda cuánticas con diferente confinamiento lateral (parabólico y de caja cuadrada) para obtener una visualización gráfica de la propagación electrónica a lo largo de la guía utilizando la condición inicial de obturador de Moshinsky. Lo anterior está avalado por la serie de trabajos que hemos publicado en revistas arbitradas de circulación internacional [10-21].Estudiar dinámicamente la captura de electrones en un interferómetro Aharonov-Bohm de doble punto cuántico y su manifestación en las densidades de probabilidad de los electrones transmitidos. 6. Las estructuras que se ubican en esta categoría suele llamárseles sistemas cuasi-unidimensionales. la propagación electrónica ocurre en una sola dirección. razón por la cual a estos sistemas suele llamárseles también con el popular nombre de guías de onda cuánticas [6.9]. Objetivos: Los objetivos de la investigación que se plantea en este proyecto se distribuyen en los tres diferentes sistemas mencionados en la sección de Antecedentes. 5. El nombre de guías de onda cuánticas surge precisamente de la analogía con el caso óptico [8]. 1. A: Mat. Orellana. Waser. Rev. WILEY-VCH. 54. Appl. Lett. También se elaborarán programas computacionales en lenguaje estructurado para realizar cálculos numéricos.R. Quantum electron splitter based on two quantum dots attached to leads. Appl. Delgado y J.. vol. B. Dynamical description of the buildup process in resonant tunneling: evidence of exponential and non-exponential contributions. F.. Res. Time scale of forerunners in quantum tunneling.Gastón García-Calderón. 1989. Dev. 14. 2006. vol. 13. Exact relativistic time evolution for a step potential barrier. M. J. 66 245311/1-9 (2002). Cambridge University Press. Phys. 033308. Rev. 7. A. Rev. 12. 16. Malyshev. Rev. Dynamical analysis of the buildup process near resonance. 22. and K. Romo. G. 66 042110 (2002). p. R. V. Kuhn. Lett. 34. Lary. 78 (12) 1769 (2001). 59 3 1758 (1999) 11. Phys. 17.Roberto Romo. 452 (1973). Riquer y Roberto Romo. Analysis and modeling of quantum waveguide structure. Esaki. Dominguez-Adame. Ferry and S. vol. Ravaioli.G. On the possibility of transistor action based on quantum interference phenomena.A. Alberto Rubio y Jorge Villavicencio.E. Phys. Appl. Low-energy relativistic effects and non-locality in time dependent tunneling. 1977 5. Buildup dynamics of transmission resonances in superlattices.J. 4 R2142 (1999).R. vol. Weisshaar. 4. A mode matching method for solving field problems in waveguide and resonator circuits. 1991.Gastón García-Calderón. of Phys. Roberto Romo y Sukey Sosa y Silva. Bibliografía: 1. A. B. Rev.Gastón García-Calderón y Jorge Villavicencio. 18. B Rapid Comm. and F. Phys.Roberto Romo y Jorge Villavicencio. Nanoelectronics and information technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices.Jorge Villavicencio. p. p.D. 511-516. Goodnick. Archiv furelektronik und ubertragungstechnik. A: Mat. 2005. A. J. 60. Lett. K. 77 3: 379 (2000). 66 033108 (2002). 15. Time dependence of the probability density in the transient regime for tunneling. pp. Cambridge University Press.2005.Roberto Romo. Waser. 27. 3. A. 64 012107 (2001). Survival probability of a single resonance J. J. de Laplace.A. Appl. 70. IBM J. Phys.L. 1998. and Gen. 8.. Phys. 1973 9. Quantum-wave evolution in a step potential barrier. Jorge Villavicencio y Gastón García-Calderón Transient tunneling effects of resonance doublets in triple barrier systems.Villavicencio. 4155-4165 (2001). 66 042119 (2002). 6. Phys. S. 350. Muga. Rev. WILEY-VCH. J.Roberto Romo y Jorge Villavicencio. M. Hess. Nanoelectronics and information technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices. Phys. and V. Página 5/8 Fecha: 31/01/2014 01:13:40 pm . B. The physics of Low-Dimensional semiconductors. and Gen. Transport in Nanostructures. Lett. 20. 2. tales como: transformadas de Fourier. Sols. U. K. y métodos integrales. Phys. Phys. Davies. y R. Phys.F. of Phys. Rev. Tsu y L. Role of the buildup oscillations on the speed of resonant tunneling diodes. 74. Rev. Phys. A. Esaki y R.La metodología a emplear se reduce a cálculos matemáticos y computacionales. Macucci. 14. 355. Phys. V. 19. 10. García Calderón. 33 6061 (2000). Tripathi. Jorge Villavicencio.JorgeVillavicencio. M. Para esto se utilizan diversas técnicas matemáticas. Tsu. 61(1970). Appl. P. Goodnick. Jorge Villavicencio y Roberto Romo. A. Trabajo presentado en “International Conference on Theoretical Physics (TH-2002)”. realizada en San José. Organizada por el PASI (Pan-American Advanced Studies Institute). “Buildup oscillations and tunneling response in double-barrier resonant structures” Trabajo presentado en “Physics and Technology at the Nanometer Scale”. Trabajo presentado en “Physics and Technology at the Nanometer Scale”.Gastón García-Calderón y Jorge Villavicencio. Rev. realizada en Praga. Phys. 22. Delay time and tunneling transient phenomena. 23. Costa Rica (junio 24 a julio 3 de 2001). “Novel transient phenomena in time-dependent tunneling”. Francia (del 22 al 27 de julio de 2002). Trabajo presentado en “The 14th International Conference on the Electronic Properties of Two-Dimensional Systems”. 25. Organizada por el PASI (Pan-American Advanced Studies Institute). Costa Rica (junio 24 a julio 3 de 2001). Gastón García-Calderón y Jorge Villavicencio “: Exact analytic solutions of the wave function in time-dependent tunneling. República Checa (julio 30 a agosto 3 de 2001). realizada en París. 24. 26.Roberto Romo y Jorge Villavicencio. “Dynamical Análisis of the buildup process in double-barrier resonant structures”. realizada en Londres.” Trabajo presentado en “XIII International Congress on Mathematical Physics (Imperial College)”. Inglaterra (17 al 22 de julio de 2000). 66 032104 (2002). Página 6/8 Fecha: 31/01/2014 01:13:40 pm . Jorge Villavicencio y Roberto Romo “Buildup Dynamics and Tunneling Response in Double-Barrier Resonant Structures”.21. realizada en San José.Gastón García-Calderón y Jorge Villavicencio. METAS Y CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Descripción de Metas: No. 1 2 3 4 5 6 7 Descripción de Actividades TRABAJAR EN EL OBJETIVO 1 TRABAJAR EN EL OBJETIVO 2 TRABAJAR EN EL OBJETIVO 3 TRABAJAR EN EL OBJETIVO 4 TRABAJAR EN EL OBJETIVO 5 TRABAJAR EN EL OBJETIVO 7 TRABAJAR EN EL OBJETIVO 6 Página 7/8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 X X X X X X X X X X X X X X X Fecha: 31/01/2014 01:13:40 pm X X X X X X X X X X X X X . 1 2 3 Metas PUBLICACIÓN DE TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN EN REVISTAS INTERNACIONALES DIFUSIÓN DE LOS RESULTADOS DE INVESTIGACIÓN EN CONGRESOS NACIONALES E INTERNACIONALES Y FOROS REGIONALES TESIS DE LOS ESTUDIANTES QUE SE INCORPOREN AL PROYECTO. Descripción de Actividades Bimestrales: No. INSTITUCIONES PARTICIPANTES Proyecto Interinstitucional: Instituciones FACULTAD DE CIENCIAS. UABC Tipo UNIVERSIDAD NACIONAL UNIVERSIDAD NACIONAL 0 Fondos Concurrentes: Monto Tipo Fuente 0 0 0 Recursos Materiales y Financieros Requeridos: Agrego Archivo Anexo: NO ___________________________________ ROBERTO ROMO MARTINEZ Responsable Técnico ___________________________________ ROBERTO ROMO MARTINEZ Líder del Cuerpo Académico ___________________________________ BLANCA ROSA NUÑEZ LIZARRAGA Responsable Administrativo Página 8/8 Fecha: 31/01/2014 01:13:40 pm . UABC CITEC.