4.2: Dispersión y Transporte Balístico

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Marc Baldo
Massachusetts Institute of Technology via MIT OpenCourseWare

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A continuación, supongamos que los electrones viajan en el cable sin dispersarse, es decir, los electrones no chocan con nada en el cable que cambie su energía o impulso. Esto se conoce como transporte “balístico” - el electrón se comporta como un proyectil que viaja a través del conductor.

La dispersión de electrones suele ser causada por interacciones entre los electrones y los núcleos. La probabilidad de una colisión de electrones se ve potenciada por defectos y temperatura (ya que la vibración de los núcleos aumenta con la temperatura). Así, la velocidad de dispersión se puede disminuir bajando la temperatura, y trabajando con materiales muy puros. Pero todos los materiales tienen alguna probabilidad de dispersión. Entonces, cuanto menor sea el conductor, mayor será la probabilidad de que el transporte de carga sea balístico. Así, el transporte balístico es un fenómeno a nanoescala y puede ser diseñado en nanodispositivos.

Para el transporte balístico el electrón no tiene interacción con el conductor. Así, el electrón no está necesariamente en equilibrio con el conductor, es decir, el electrón no está restringido a los estados de energía desocupada más bajos dentro del conductor.

Pero la dispersión puede hacer que los electrones pasen de estados de alta energía a energías más bajas. Hay dos categorías de dispersión: elástica, donde el evento de dispersión puede cambiar el impulso del electrón pero su energía permanece constante; e inelástica, donde la energía del electrón no se conserva. El equilibrio puede establecerse por dispersión inelástica.

La dispersión de electrones es el mecanismo subyacente a la resistencia clásica. Pasaremos mucho más tiempo en este tema más adelante en esta parte.

Captura de pantalla 2021-05-07 a las 22.45.27.png — Figura\(\PageIndex{1}\): Aquí, representamos un electrón que viaja a través de una red regular de núcleos. Si el electrón viaja balísticamente no tiene interacción con la red. Viaja con una energía e impulso constantes y no necesariamente estará en equilibrio con el material. Si, sin embargo, el electrón es dispersado por la red, entonces tanto su energía como su impulso cambiarán. La dispersión ayuda al establecimiento del equilibrio dentro del material.