Orientador: Fernando Cerdeira

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Nós utilizamos eletrorreflectância e fotorreflectância para estudar as transições tipo E0 e tipo El em heteroestruturas tensionadas de Ge/Si com parâmetros estruturais ( espessura das camadas, perfil de tensões e número de camadas de cada material) num amplo intervalo. Nossos resultados...

Resumo: Nós utilizamos eletrorreflectância e fotorreflectância para estudar as transições tipo E0 e tipo El em heteroestruturas tensionadas de Ge/Si com parâmetros estruturais ( espessura das camadas, perfil de tensões e número de camadas de cada material) num amplo intervalo. Nossos resultados mostram que, apesar dos materiais que constituem as heteroestruturas ( Ge, Si ou GexSil-x ) terem o mínimo absoluto da banda de condução distante do centro da zona de Brillouin, as transições tipo E0 podem ser entendidas utilizando uma formulação simples da aproximação da função envelope. Esta interpretação nos permitiu determinar experimentalmente o parâmetro de descasamento de bandas em amostras de Ge/Ge0.7Si0.3. As transições tipo El são bem mais complexas. Em amostras com períodos d ~ 140Å elas estão deslocadas para altas energias, em relação àquelas do material bulk, sugerindo que os estados eletrônicos responsáveis por estas transições sofrem efeitos de confinamento quântico. Em amostras com períodos 15Å £ d £ 45Å as transições tipo El formam um multipleto que, à medida que o período aumenta, pode ser entendido em termos de transições El tipo Ge e tipo Si. Em "poços quânticos" de Ge o número de estrturas tipo El presentes nos espectros aumenta com o número de camadas (poços) de Ge. Nossos resultados sugerem que, apesar das transições tipo El envolverem estados eletrônicos em uma grande região da zona de Brillouin, elas podem ser entendidas qualitativamente considerando a superrede como um "material bulk" perturbado por um potencial periódico

Abstract: We have used eletroreflectance and photoreflectance to study the E0 and E1 electronic transitions in Ge/Si strained layer heterostructures with a broad range of structural parameters (layers thicknesses, profile of strains and number of layers). Our results show that, although the...

Abstract: We have used eletroreflectance and photoreflectance to study the E0 and E1 electronic transitions in Ge/Si strained layer heterostructures with a broad range of structural parameters (layers thicknesses, profile of strains and number of layers). Our results show that, although the constituent materials (Ge, Si or GexSi1-x) of the heterostructures have the absolute minimum of the conduction band far from the Brillouin zone center, the E0 transitions can be accounted for by a simple envelope function model. Within this interpretation we have determined the discontinuity of the average valence band for Ge/Ge0.7Si0.3 samples. The E1 transition are much more complex. For samples with periods d ~ 140Å these transitions are shifted to higher energies, compared to those of the bulk material, suggesting that the electronic states responsible for the E1 transitions are affected by quantum confinement effects. For samples with periods 15Å £ d £ 45Å the E 1 transitions make up a multiplet that, as the period increases,- can be understood in terms of Ge-like and Si-like E1 transitions. For Ge "quantum wells" the number of E1-1ike structures in the experimental spectra increases with the number of Ge layers ( wells ). Our results suggest that, although the electronic states related to the E1 transitions spread in a large region of the Brillouin zone, these transitions can also be understood qualitatively if we consider the superlattice as a "bulk material" perturbed by a period potential