Orientador: Maria José Santos Pompeu Brasil

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin

Resumo: Neste trabalho estudamos o efeito de acoplamento eletrônico entre duas estruturas quânticas com uma separação variável entre elas. Utilizamos como base para este estudo um poço quântico de GaAs/ AlGaAs e pontos quânticos de GaSb/ AlGaAs. Uma característica particular desta estrutura é que os...

Resumo: Neste trabalho estudamos o efeito de acoplamento eletrônico entre duas estruturas quânticas com uma separação variável entre elas. Utilizamos como base para este estudo um poço quântico de GaAs/ AlGaAs e pontos quânticos de GaSb/ AlGaAs. Uma característica particular desta estrutura é que os pontos quânticos GaSb/ AlGaAs apresentam interfaces do tipo-li, onde apenas os buracos ficam confinados nos pontos de GaSb, enquanto os elétrons permanecem na barreira de AlGaAs próximos ao pontos quânticos devido a atração Coulombiana. De maneira geral, um poço de GaAs com barreiras de AlGaAs possui interface do tipo-I, confinando ambos os portadores, elétrons e buracos. No entanto, escolhendo uma espessura apropriada para o poço, é possível projet ar uma estrutura onde os portadores fiquem confinados em camadas distintas: elétrons no poço de GaAs e buracos nos pontos de GaSb. Nosso trabalho se baseia em estruturas deste tipo, incluindo amostras com separações diferentes entres o poço e os pontos quânticos. Estas amostras serviram de base para estudarmos o acoplamento entre as funções de onda dos portadores separados espacialmente. As amostras estudadas foram crescidas por Epitaxia de Feixe Molecular (MBE) com diferentes espessuras da camada de separação (10, 5 e 2 nm) entre o poço e os pontos, incluindo uma amostra de referência que contém apenas um plano de pontos quânticos. Realizamos um estudo sistemático das propriedades ópticas destas estruturas através de medidas de fotoluminescência, analisando parâmetros como a temperatura da amostra, a potência e a energia da excitação, além de medidas com resolução temporal. Nossos resultados mostraram que a espessura da camada de separação é um parâmetro crucial que afeta criticamente o overlap entre as funções de onda e o tempo de vida dos portadores na amostra. Este tipo de controle pode ser interessante para estudar questões de física fundamental e para projetar dispositivos onde seja necessário controlar parâmetros como a eficiência óptica e o tempo de vida dos portadores

Abstract: In this work we studied the electronic coupling between two quantum structures with a varying space-layer between them. The base for this study is a GaAs/ AlGaAs QW and GaSb/ AlGaAs QDs. One particular feature of this structure is that the QD system exhibits a type-II interface where only...

Abstract: In this work we studied the electronic coupling between two quantum structures with a varying space-layer between them. The base for this study is a GaAs/ AlGaAs QW and GaSb/ AlGaAs QDs. One particular feature of this structure is that the QD system exhibits a type-II interface where only holes are confined in the GaSb dot , whereas the electrons remain in the AlGaAs barrier surrounding the dot due to their Coulombic attraction. The GaAs/ AlGaAs QW exhibits type-I interface, confining both carriers, electrons and holes. However, by choosing an appropriate thickness for the QW it is possible to design a structure in order to localize both carriers in different structures: electrons on GaAs QW and holes in GaSb QDs. These samples are the base to study the carrier wavefunctions when they are spatially separated. Samples were grown by Molecular Beam Epitaxy with different space-layer thicknesses (10, 5 and 2 nm) separating the GaSb dot layer and the GaAs well, including a reference sample consisting solely of a GaSb dot layer. We studied systematically the optical properties of this system performing photoluminescence measurements, by changing parameters as sample temperature, power and energy excitation as well time resolved measurements. Our results shown that the space layer thickness is a crucial parameter that strongly affects the spatial localization of the carriers in our structure. It can, therefore, be used to control the optical properties of the structure, such as carrier wavefunction overlap and radiative recombination time. The results show this overlap control may be interesting for fundamental physics studies and to design devices where controlling optical efficiency and carrier lifetimes are essential