Efecto calórico debido al flujo de Aharonov-Bohm en un antidot semiconductor

Abstract

En este trabajo, se presenta un estudio sobre el efecto calórico en un sistema electrónico tipo antidot, modelado mediante la combinación de un potencial repulsivo y atractivo (confinamiento parabólico). En este sistema, se analiza la influencia de un campo magnético externo perpendicular a la estructura y un flujo Aharonov-Bohm (flujo AB) generado por una corriente que atraviesa un solenoide ubicado en el centro de la estructura, es decir, dentro de la zona prohibida para el electrón. Los niveles de energía se obtienen de manera analítica, utilizando el modelo de Bogachek y Landman [1]. Se propone que la respuesta calórica del sistema se puede controlar variando únicamente el flujo AB. Se encuentra que, en ausencia de un campo magnético externo, la maximización del efecto ocurre siempre a la misma intensidad de flujo AB, independientemente de la temperatura. Sin embargo, al fijar el campo magnético externo a un valor distinto de cero, esta simetría se rompe, y el punto donde se maximiza el fenómeno calórico cambia, siendo diferente según la temperatura a la que se lleve a cabo el proceso. Los cálculos indican que, utilizando una masa efectiva de electrones de las heteroestructuras de GaAs y una intensidad de la trampa parabólica del orden de 2.896 meV, la modificación del flujo AB logra una variación de la temperatura del orden de 1 K. El análisis sugiere que duplicar el confinamiento parabólico duplica el efecto, mientras que aumentar el tamaño del antidot genera una disminución significativa del fenómeno calórico estudiado. Debido a la diversidad de aplicaciones tecnológicas de los antidots en electrónica, la posibilidad de controlar su respuesta térmica variando únicamente la intensidad de la corriente que atraviesa el solenoide (es decir, la intensidad del flujo AB) podría ser una plataforma de interés para futuros estudios experimentales.