Determinación de las propiedades termoeléctricas y de transporte a través de sistemas de dos puntos cuánticos acoplados

Abstract

Resumen español. Se estudiaron las propiedades termoélectricas y de transporte (conductancia eléctrica (G), conductancia térmica (k), termopotencia s y la figura térmica de mérito (Z)) en dos nanoestructuras consistentes en sistemas de puntos cuánticos dobles (PCDs) acoplados a un hilo cuántico, estas dos configuracíones corresponden a ordenamientos geométricos distintos: en el primer caso los dos puntos cuánticos(PCs) se encuentran inmersos en el hilo cuántico (HC) y en el segundo caso uno de los puntos se encuentra inmerso y el otro acoplado lateralmente al HC. Los HC se modelaron como canales balísticos. Los procesos de interferencia cuántica se describieron empleando el formalismo de funciones de Green (FG), calculando el coeficiente de trasmisión a partir de una función de Green local, dentro del formalismo de la teoría de respuesta lineal. Se obtuvieron las propiedades termoeléctricas y de transporte por medio de los coeficientes de Onsager para la ecuación de transporte de Boltzman, describiendo el sistema con base al modelo de la impureza de Anderson, donde los estados continuos del modelo representan una banda de conducción, ligada a los canales de conducción, y el estado localizado en el mismo, está ligado a cada PC. Se tuvieron en cuenta los efectos de repulsión Coulombiana, fuertes, pero finitos, al interior de cada PC. Los coeficientes termoeléctricos se calcularon a partir de parámetros asociados a cantidades físicas controlables experimentalmente en sistemas reales, temperatura T, energía del punto cuántico, (asociado al voltaje de “gate” en sistemas reales), hidridización entre el PC y el HC (asociada a potenciales de ``barrera" en PCs litogáficos), y la repulsión Coulombiana U (asociada al tamaño de cada PC). Para los dos casos se discutieron las condiciones que optimizan la eficiencia térmica (ZT), la cual indica si el sistema tiene alguna posible aplicación en el desarrollo de dispositivos termoeléctricos; se estudió también la validez de la ley de Wiedemann-Franz y su relación con las condiciones que optimizan ZT para cada caso. Los resultados son acordes con algunos trabajos teóricos realizados en sistemas de puntos cuánticos dobles.

Abstract. We studied the thermoelectric and transport properties (electrical conductance (G), thermal conductance (k), thermopower and the thermal figure of merit (Z)) in two nanostructures consisting of double quantum dots systems (PCDs) coupled to a quantum wire , These two configurations correspond to different geometric arrangements: in the first case the two quantum dots (PCs) are immersed in the quantum wire (HC) and in the second case one of the dots is immersed and the other coupled laterally to the HC . The HCs were modeled as ballistic channels. The quantum interference processes were described using Green's formalism of functions (FG), calculating the transmission coefficient from a local Green function, within the formalism of linear response theory. The thermoelectric and transport properties were obtained by means of the Onsager coefficients for the Boltzman transport equation, describing the system based on the Anderson impurity model, where the continuous states of the model represent a conduction band, linked to The channels of conduction, and the state located therein, is connected to each PC. The effects of Coulomb repulsion, strong but finite, were taken into account in each PC. The thermoelectric coefficients were calculated from parameters associated with experimentally controllable physical quantities in real systems, temperature T, quantum point energy, (associated to gate voltage in real systems), hydrolysis between PC and HC And the Coulombian U repulsion (associated with the size of each PC) .The two cases discussed the conditions that optimize the thermal efficiency (ZT), which indicates if the system has any The possible application in the development of thermoelectric devices, the validity of the law of Wiedemann-Franz and its relation with the conditions that optimize ZT for each case were also studied.The results are in agreement with some theoretical works realized in systems of double quantum points.