Orientador: Fernando Cerdeira

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

Resumo: Nós utilizamos espectroscopia Raman para estudar a dinâmica de rede de heteroestruturas semicondutoras de Si/Ge, tanto experimental quanto teoricamente. Foi feito um estudo de uma ampla região espectral, (de ~ 2 cm-1 até 600 cm-1), que inclui fônons acústicos dobrados, fônons de interface, e...

Resumo: Nós utilizamos espectroscopia Raman para estudar a dinâmica de rede de heteroestruturas semicondutoras de Si/Ge, tanto experimental quanto teoricamente. Foi feito um estudo de uma ampla região espectral, (de ~ 2 cm-1 até 600 cm-1), que inclui fônons acústicos dobrados, fônons de interface, e fônons ópticos confinados. Nós utilizamos vários sistemas experimentais: um sistema usual, um sistema de alta resolução, e um sistema de micro-Raman. Pelo lado teórico, nós aplicamos o modelo da cadeia linear unidimensional, com interação de até segundos vizinhos, e usamos o modelo bond-polarizability para simular os espectros Raman. Uma análise fenomenológica nos permitiu verificar a presença de rugosidade de larga escala (terraços) nas interfaces de nossas amostras. Medidas de espalhamento Raman ressonante também foram feitas para os fônons ópticos de nossas microestruturas. Uma análise quantitativa da seção de choque Raman do pico originado nas vibrações confinadas Ge-Ge, permitiu-nos acompanhar as transições ópticas dos éxcitons confinados em cada terraço. Esta análise favorece nossas interpretações anteriores a respeito desta transição, que a relaciona a transições do tipo E1 do Ge bulk

Abstract: We have used Raman spectroscopy to study the lattice dynamics of Ge/Si semiconductor heterostructures, both experimentally and theoretically. The study was performed in a broad spectral range (from 2 cm-1 up to 600 cm-1), which includes the acoustical folded phonons, interfaces phonons,...

Abstract: We have used Raman spectroscopy to study the lattice dynamics of Ge/Si semiconductor heterostructures, both experimentally and theoretically. The study was performed in a broad spectral range (from 2 cm-1 up to 600 cm-1), which includes the acoustical folded phonons, interfaces phonons, and confined optical phonons. We have used several experimental systems: a standard, a high resolution, and a micro-Raman setup. Theoretically, we have applied a one-dimensional linear-chain model with second-neighbor interactions to obtain the vibrational modes and a bond-polarizability model to simulate the Raman spectra. A phenomenological analysis allows us to verify the presence of large scale roughness (terraces) in the interfaces of our samples. Resonant Raman measurements were also performed for the optical phonons of our microstructures. Quantitative analysis of the resonant-Raman cross-section of the peak originating in Ge-Ge confined vibrations allows us to single out optical transitions of excitons confined within each terrace. This analysis favours our previous interpretation of this transition, which relates it to the E1-transitions of bulk Ge