Effetti dinamici nel tunneling risonante di elettroni in microstrutture semiconduttrici

In questa tesi viene presentato lo studio della evoluzione temporale del tunneling risonante di elettroni attraverso microstrutture semiconduttrici. In particolare, si mostra che l'interazione elettronica è in grado di indurre un comportamento oscillante nel tempo delle correnti trasmesse e riflesse. Tali oscillazioni hanno un periodo variabile tra 10^(-14) e 10^(-12) secondi e la loro esistenza è suscettibile di verifica sperimentale. Il fenomeno è di rilevanza tecnologica per la progettazione di dispositivi elettronici molto piu` veloci di quelli realizzabili attualmente. Esso, inoltre, presenta un interesse concettuale in quanto costituisce un esempio di transiente quantistico con proprietà che non hanno riscontro classico. Nel capitolo 1 si introduce criticamente la fisica del trasporto quantistico in eterostrutture semiconduttrici suggerendone una interpretazione rigorosa in termini di potenziali ed equazioni efficaci allo scopo di evidenziare alcune incongruenze, quali quella di una massa efficace variabile, che potrebbero sorgere da una schema di tipo fenomenologico. Nel capitolo 2 viene discussa una equazione di Schrödinger non lineare che descrive, nel limite di campo medio, il tunneling risonante di un sistema di elettroni mutuamente interagenti. Si illustra in dettaglio l'evoluzione temporale del processo e il conseguente comportamento oscillante della carica dinamicamente intrappolata negli stati risonanti. L'approfondimento del fenomeno delle oscillazioni in relazione ad una possibile indagine sperimentale e l'analisi di alcune situazioni fisiche di particolare interesse, quali i sistemi dotati di risonanze multiple e i sistemi magnetici, costituiscono, infine, l'argomento del capitolo 3.