Simulação de dispositivos quânticos baseados no spin

Resumo

Têm-se argumentado, justificadamente, que a última metade do século XX poderia ser denominada como a era da microeletrônica, sendo esta responsável pelas grandes transformações econômicas e sociais deste século. Durante o período dos anos 50, o mundo testemunhou uma revolução baseada na lógica digital, a qual foi resultado de uma das maiores descobertas do homem: o transistor. Circuitos integrados usados para processar dados utilizam a carga dos elétrons presentes nos semicondutores, enquanto os dados armazenados em mídia, como nos discos rígidos utilizam os spins de elétrons que estão num material magnético. Recentemente, os avanços da epitaxia de semicondutores possibilitaram a polarização de spin em semicondutores, mostrando que novas funções podem ser implementadas pela injeção, transporte e controle destes estados de spin, o que resultaria em novos dispositivos, os quais apresentariam grandes vantagens sobre os atuais. Neste sentido nos últimos anos o campo da spin-eletrônica ou spintrônica, o qual explora o spin dos portadores de carga em semicondutores (sendo este uma propriedade física puramente quântica, não tendo análogo clássico) surgiu como uma nova fronteira na Física e na Engenharia de dispositivos para a tecnologia de circuitos integrados do futuro. A linha de pesquisa a ser desenvolvida neste projeto visa um maior entendimento das propriedades e do funcionamento de dispositivos spintrônicos, principalmente transistores, onde analisaremos diferentes propostas de heteroestruturas, bem como os materiais que compõem o dispositivo, determinando quais características seriam necessárias para que o determinado dispositivo apresente um bom desempenho. Além disso, pretendemos complementar este estudo, com cálculos de primeiros princípios para a obtenção de diversas propriedades de materiais utilizados nas simulações, tendo em vista que, além do desenvolvimento de dispositivos spintrônicos, outra área de intensa pesquisa é a área de novos materiais que possam ser promissores para a spintrônica, tornando-se necessário o estudo destes materiais se quisermos incluí-los em nossas simulações. (AU)