Respuesta dinámica de electrones en sólidosefectos no lineales y de estructura de bandas

Resumen

El estudio del comportamiento de las excitaciones individuales y colectivas de los constituyentes de la materia es uno de los grandes retos de la Física. El presente trabajo consta de dos partes diferenciadas. La primera parte se dedica al estudio de fenómenos no lineales en la interacción de cargas con el gas de electrones homogéneo. Haciendo uso de técnicas diagramáticas se ha investigado la excitación de plasmones dobles que acompaña al paso de electrones rápidos a través de metales, se analizan las contribuciones de plasmones y excitaciones individuales electrón-hueco en el término Z3 del poder de frenado, y se evalua de forma rigurosa la distribución espacial del potencial y la densidad inducidos cuadráticos. La segunda parte se centra en el estudio de la función de respuesta dinámica de sólidos reales. Con el desarrollo de las técnicas ab initio es posible abordar el estudio de la dinámica electrónica desde un punto de vista más realista, asumiendo el hecho de que el sólido es un medio anisótropo, que los electrones se mueven en una red de iones, y teniendo en cuenta, en los metales de transición, el papel de los electrones de tipo d de una manera consistente. Así, se presenta inicialmente el formalismo básico de la función de respuesta lineal y de su construcción ab initio. Se reproducen los cálculos realizados hasta la fecha de la función de respuesta de aluminio y silicio y se presenta, por primera vez, la evaluación y discusión de la respuesta dinámica del cobre. Posteriormente, se aplican las técnicas ab initio al estudio del poder de frenado de sólidos reales y, en particular, de aluminio y de silicio. Finalmente, se investiga el tiempo de vida de electrones excitados cerca del nivel de Fermi en cobre y aluminio.