Simulação da cinética do crescimento de pontos quânticos semicondutores em vidros
Cristiane Oliveira de Faria
DISSERTAÇÃO
Português
(Broh.)
T/UNICAMP F225s
Campinas, SP : [s.n.], 2000.
113 p. : il.
Orientador: Carlos Lenz Cesar
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Resumo: A cinética de crescimento de pontos quânticos (QD) em matrizes vítreas é importante porque suas propriedades ópticas lineares e não lineares dependem dos seus tamanhos e da sua dispersão. QD's são fabricados fundindo os elementos precursores do semicondutor junto com uma matriz vítrea. Após...
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Resumo: A cinética de crescimento de pontos quânticos (QD) em matrizes vítreas é importante porque suas propriedades ópticas lineares e não lineares dependem dos seus tamanhos e da sua dispersão. QD's são fabricados fundindo os elementos precursores do semicondutor junto com uma matriz vítrea. Após a fusão o vidro é submetido a um tratamento térmico à baixas temperaturas, na qual os elementos precursores do semicondutor adquirem mobilidade suficiente para se reagruparem na forma de QD. A absorção e emissão de átomos na superfície do ponto quântico é muito mais rápida do que a difusão dos mesmos na matriz, criando uma concentração de equilíbrio, dependente do raio, em torno dos mesmos. Haverá crescimento por difusão quando essa concentração for menor do que a concentração dos elementos na matriz e redissolução no caso oposto. Enquanto não existir superposição do gradiente de concentração de dois QD, o crescimento de cada um deles independe da presença dos outros. Quando se inicia a superposição ocorre uma competição pelos átomos dispersos na matriz com vantagem para os QD maiores, um processo conhecido como coalescência. Nesse estágio a distribuição de tamanhos aumenta, pois os QD menores redissolvem liberando átomos que alimentam o crescimento dos maiores e deve-se parar o crescimento, uma vez que o objetivo é obter a menor distribuição possível. Neste trabalho resolvemos a equação de difusão sujeita a condições de contorno em uma fronteira que muda com o tempo. Usando técnicas de duplos potenciais de Green, em lugar da função de Green convencional para uma fronteira fixa, o problema foi transformado em um problema de uma equação íntegro-diferencial para a fronteira. Resolvida a forma da fronteira obtivemos então o campo de difusão em torno dos QD's
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Abstract: The growth kinetics of pontos quânticos (QD) in a vitreous matrix is important because its linear and non linear optical properties depends on their sizes and dispersion. QD's are fabricated by melting the semiconductors elements together with the vitreous matrix. After melting, the glass...
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Abstract: The growth kinetics of pontos quânticos (QD) in a vitreous matrix is important because its linear and non linear optical properties depends on their sizes and dispersion. QD's are fabricated by melting the semiconductors elements together with the vitreous matrix. After melting, the glass is submitted to a thermal treatment to lower temperatures, (500- 600°C) in which the semiconductors elements acquire enough mobility for rearrange themselves in the form of a QD. Because the absorption and emission of atoms in the surface of the QD's are much faster than their diffusion in the matrix, there is an equilibrium concentration in its surface, which depends on the QD's radius. Growth will happen when this concentration is smaller than the dispersed elements concentration in the matrix and dissolution in the opposite case. While there is no overlap of the concentration field of two neighbor QD's, the growth of each one of them is independent of the presence of the other ones. When the overlap begins starts a competition for the dispersed atoms in the matrix with advantage for the larger QD's, a process known as coalescence. In coalescence stage the size distribution increases, because the smaller QD's redissolve, decreasing in size and liberating atoms to the glass matrix that will feed the growth of the largest ones. Once our objective is to obtain the narrowest size distribution we should stop the growth at this point. In this work we solved the diffusion equation subject to certain conditions at a boundary that changes with time. Using a mathematical technique called Green 's double potencials, instead of the conventional Green's function for a fixed boundary, the problem was transformed in a problem of an integro-differential equation for the boundary. Once we find the time evolution of the boundary we obtain the diffusion field around the QD
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Cristiane Oliveira de Faria
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