La evolución progresiva en las técnicas de crecimiento de estructuras semiconductoras nanométricas motivada por los procesos de miniaturización en el campo de la electrónica, ha permitido recientemente la obtención de un novedoso sistema denominado acople epitaxial de punto-anillo cuántico (AEPAC) [1,2]. Este nanosistema fabricado mediante epitaxia de gotas puede concebirse como una estructura doble, constituida por un punto cuántico (PC) de InAs rodeado por un anillo cuántico (AC) de GaAs [1]. Alternativamente, tanto el PC como el AC, pueden fabricarse en GaAs y ser posteriormente embebidos en una matriz de AlGaAs [2].
Como es de conocimiento, los sistemas de pocas partículas (SPPs) como electrones, donadores neutros o ionizados que se alojen en el AEPAC, experimentarán los efectos de confinamiento debido a la baja dimensionalidad de la estructura y esto conllevaría a la discretización de su espectro energético [3,4]. Adicionalmente, el comportamiento de los SPPs en AEPACs y sus observables físicos serían descritos de forma apropiada por la mecánica cuántica [3,4]. El cálculo de los autoestados de los SPPs en AEPACs (niveles energéticos y funciones de onda) es una tarea teórica y computacional que no es trivial y que ha sido abordada previa y satisfactoriamente en otro tipo de nanoestructuras [3,4]. La importancia de calcular los autoestados de los SPPs en AEPACs yace en el hecho de que no existen muchos trabajos al respecto reportados en la literatura científica y los pocos autores que han abordado el problema [5], parten de la consideración de seudo-potenciales de confinamiento que no están en completa consonancia con la real morfología de los AEPAC que se presenta en las imágenes de microscopía de fuerza atómica [1,2].
Estudios teóricos previos en otras estructuras como los PCs, han mostrado la oportunidad de desarrollar nuevos dispositivos optoelectrónicos con desempeños mucho mayores al que se obtiene con sistemas basados en electrónica convencional [3,4]. En estos dispositivos, la interacción entre un campo óptico y los SPPs confinados en la nanoestructura, es el fenómeno fundamental que define sus propiedades tecnológicas. Una de las cantidades físicas que permiten evaluar su potencial como candidatos para interruptores cuánticos es la absorción óptica.
El AEPAC es sistema muy interesante dado que los SPPs que se podrían alojar en él, no solo experimentarían los efectos de confinamiento cuántico propios de una sola estructura (como un PC, un hilo o pozo cuántico, etc.); sino que adicionalmente se podría dar lugar a la aparición de tunelamiento cuántico y de acople de espín entre partículas que residen separadamente en el PC y el AC. Este último fenómeno ha proyectado a las nanoestructuras en general como candidatos a conformar los elementos bloque de sistemas de computación cuántica (qubits) que prometen nuevos paradigmas en la manipulación y el procesamiento de la información [6,7].
Teniendo en consideración los anteriores elementos, en esta propuesta se desea llevar a cabo el cálculo numérico de los autoestados y de absorción óptica de algunos SPPs confinados en AEPACs en presencia de campos externos. Esto permitirá determinar sus propiedades electroópticas desde la física fundamental para potenciales aplicaciones tecnológicas. Adicionalmente, se evaluará de una forma muy preliminar el potencial de estos sistemas para ser implementados en aplicaciones de sistemas de información cuántica. Dentro de esta propuesta se proyecta plantear parte de la tesis de un estudiante de doctorado y del trabajo de tesis de un estudiante de pregrado cuyos resultados permitirán elaborar un par de artículos científicos en revistas indexadas. Adicionalmente, estos resultados se socializarían por parte de los estudiantes en un evento científico especializado. |