Fotoluminescência em fios quânticos cilíndricos de GaAs - (Ga,Al)As
Servio Tulio Perez Merchancano
TESE
Português
T/UNICAMP P415f
Campinas, SP : [s.n.], 1997.
93 f. : il.
Orientadores: Luiz Eduardo Moreira Carvalho de Oliveira, Melquiades de Dios-Leyva
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin"
Resumo: Neste trabalho calculamos as energias de ligação de impurezas rasas aceitadoras num fio quântico cilíndrico de GaAs-(Ga, Al)As em função do raio do fio e a posição da impureza. Estas energias de ligação foram estudadas usando a aproximação da massa efetiva e o método variacional. Aqui se...
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Resumo: Neste trabalho calculamos as energias de ligação de impurezas rasas aceitadoras num fio quântico cilíndrico de GaAs-(Ga, Al)As em função do raio do fio e a posição da impureza. Estas energias de ligação foram estudadas usando a aproximação da massa efetiva e o método variacional. Aqui se usou um poço de confinamento finito com uma profundidade determinada pela descontinuidade da banda proibida no fio quântico e no meio que o rodeia. Encontrou-se que a energia de ligação se incrementa quando o raio do fio diminui indo para valores característicos do material em bloco quando o raio do fio é muito pequeno ou muito grande. Nossos resultados estão em boa concordância com os resultados teóricos obtidos em fios quânticos de seção transversal retangular. Processos de recombinação radiativa em fios quânticos de GaAs-(Ga, Al)As excitados por um feixe laser de onda contínua num experimento de fotoluminescência em condições quase-estacioárias também são calculados. Trabalhamos na aproximação da massa efetiva e o modelo de banda parabólica com o fim de descrever elétrons e buracos. No estado estacionário, estudamos a absorção interbanda e alguns mecanismos de recombinação tais como a recombinação de elétrons com buracos livres e com buracos ligados a aceitadores, densidade de portadores e tempos de recombinação em função da intensidade do laser. No caso de um fio quântico dopado mostramos que a presença de aceitadores modifica substancialmente a dependência das quantidades anteriores em função da intensidade do laser. Finalmente, consideramos os efeitos de armadilhas e impurezas rasas aceitadoras num processo de fotoluminescência "continuous wave" ( cw ) no estado estacionário de um fio quântico à temperatura ambiente. A análise se baseia num cálculo quântico das taxas de transição de recombinação radiativa e num tratamento fenomenológico das taxas de recombinação não radiativa. Estudamos também a dependência dos tempos de vida das recombinações , das eficiências de recombinação e a intensidade da fotoluminescência integrada em função da intensidade do feixe de laser. Em conclusão, mostramos que os efeitos de impurezas e armadilhas são muito importantes no entendimento quantitativo da fotoluminescência à temperatura ambiente. Parte do trabalho de processos de recombinação que incluem impurezas rasas (capítulo 4) já foi publicada em Phys. Rev. B 53, 12985 (1996) e parte do trabalho dos processos de recombinação com impurezas rasas e armadilhas foi apresentada na 10th International Conference on Lumines- cence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter, Prague, 18-23 August 1996 (J. of Luminesc.-submetida para publicação ); uma descrição mais completa foi submetida para publicação no J. Appl. Phys
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Abstract: In this work we calculated the binding energies of shallow acceptor impurities in finite cylindrical GaAs-( Ga, Al)As quantum-well wires as functions of the well radii and the impurity position using the effective-mass approximation and a variational procedure. We used a confinement...
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Abstract: In this work we calculated the binding energies of shallow acceptor impurities in finite cylindrical GaAs-( Ga, Al)As quantum-well wires as functions of the well radii and the impurity position using the effective-mass approximation and a variational procedure. We used a confinement potencial well with the depth depending on the discontinuity gap between the quantum-well wire and the cladding. The binding energies increase when the radii of the quantum-well wire decrease tending to characteristic values of the bulk material, when the radii are small or big. Our results for the binding energies are in good agreement with other theoretical results in quantum-well wires of rectangular cross-sectional area. Radiative recombinations processes in quantum-well wires, excited by a continuous-wave laser in a photoluminescence experiment under quasistationary excitation conditions, are calculated. We work within the effective-mass approximation and the parabolic-band model for describing both electrons and holes, and consider, in the steady state, the interband absorption, and some radiative recombination mechanisms, such as recombination of electrons with free holes and with holes bound at acceptors, and carrier densities as functions of the laser intensity. For doped quantum-well wires, it is shown that the presence of acceptors susbstantially modifies the dependence of the above quantities on the laser intensity. Finally, we have considered the effects of traps and shallow acceptors on the continuous-wave steady-state photoluminescence of quantum-well wires at room temperature. The analysis is based on a quantum-mechanical calculation of the transition rates of radiative recombinations, and on a phenomenological treatment of the nonradiative recombination rates. We have studied the laser-intensity dependence of recombination life times, of various recombination efficiences and of the integrated photoluminescence intensity. In conclusion, trap and impurity effects are show to be very important in a quantitative understanding of the steady-state photoluminescence of quantum-well wires
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Dios-Leyva, Melquiades de
Coorientador
Weber, Gerald
Avaliador
Latge, Andrea Brito
Avaliador
Antonelli, Alex, 1954-
Avaliador
Fotoluminescência em fios quânticos cilíndricos de GaAs - (Ga,Al)As
Servio Tulio Perez Merchancano
Fotoluminescência em fios quânticos cilíndricos de GaAs - (Ga,Al)As
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