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Título: Propriedades ópticas de pontos quânticos semicondutores de InAs/GaAs
Autor(es): Dias, Diego Borelli
Orientador(es): Poças, Luiz Carlos
Palavras-chave: Óptica quântica
Semicondutores
Quantum optics
Semiconductors
Data do documento: 24-Nov-2011
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Apucarana
Referência: DIAS, Diego Borelli. Propriedades ópticas de pontos quânticos semicondutores de InAs/GaAs. 2011. 28 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Apucarana, 2011.
Resumo: Pontos quânticos semicondutores (QDs) têm atraído considerável interesse do ponto de vista fundamental e tecnológico e tem sido extensivamente estudado em aspectos que envolvem suas propriedades estruturais e a estrutura eletrônica dos portadores de carga confinados. Estes sistemas têm sido utilizados para aplicações em dispositivos optoeletrônicos tais como lasers,detectores, fotodiodos, células solares, etc. Pontos quânticos crescidos pela técnica de Stranski-Krastanov (SK) são ilhas auto-organizadas, favorecidas pelo relaxamento da energia elástica que surge devido à diferença de parâmetro de rede entre as camadas epitaxiais e o substrato. Um dos desafios no crescimento de QDs por SK é ter o controle do tamanho e da distribuição das ilhas nas amostras. Recentemente, o crescimento das amostras com múltiplas camadas empilhadas verticalmente, separadas por uma camada de outro material semicondutor, conhecido como pontos quânticos empilhados, tem mostrado um alinhamento vertical dos QDs que conduz a uma melhor uniformização de tamanho dos QDs para as camadas superiores. Neste trabalho nós estudamos um conjunto de amostras de pontos quânticos duplos auto-organizados de InAs/GaAs crescidos sobre substratos de GaAs(001) através da técnica de epitaxia de feixe molecular por SK, com camadas espaçadoras de GaAs com diferentes espessuras, utilizando a técnica de fotoluminescência em baixas temperaturas. Espectros de PL em função da intensidade do “laser” de excitação indicam que um comportamento bimodal ocorre na amostra de referência. Os resultados de PL dos QDs empilhados podem ser explicados por uma competição entre os efeitos de “red-shift” associado ao acoplamento eletrônico dos QDs nas diferentes camadas, o qual é proporcional a espessura da camada separadora, e de “blue-shift” associado a interdifusão de In/Ga (“intermixing”), que ocorre durante o processo de crescimento.
Abstract: Semiconductors quantum dots(QDs)have attracted considerable interest from both fundamental and technological point of view and have been extensively studied in aspects involving its structural properties and the electronic structure of the confined charge carriers. These systems have been utilized for applications in optoelectronics devices such as lasers, detectors, photodiodes, solar cells, etc. Quantum dots grown by Stranski-Krastanov (SK) technique are self-assembled islands, favored by relaxation of the elastic energy that emerge due to the difference of lattice parameter between the epitaxial layer and the substratum. One of the challenges in growing of QDs by SK is to have control of both size and distribution of the islands in the samples. Recently, the growth of samples with vertically stacked multilayer separated by a layer of another semiconductor material,known as stacked QDs, have shown a vertical alignment of QDs which leads to a better QDs size uniformization for the upper layers. In this work we have study a set of self-assembled InAs/GaAs double QDs grown on GaAs-(001)substrates by molecular beam epitaxy obtained by SK technique with GaAs spacer layers having different thickness, using photoluminescence technique as a function of excitation intensity at low temperature. PL spectra as a function of laser excitation intensity indicate that a bimodal behavior occurs in the reference sample. The PL results from stacked QDs can be explained by a competition between the effects of red-shift associated with the electronic coupling of the QDs in different layers, which is proportional to the thickness of the spacer layer, and of blue-shift associated with the In/Ga interdiffusion (intermixing), which occurs during the growth process.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/454
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