Confinamento quÃntico em hetero-estruturas semicondutoras de baixa dimensionalidade.

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

Os materiais semicondutores sÃo responsÃveis pelo grande desenvolvimento na indÃstria eletrÃnica e surgimento de novas tecnologias. O conceito de hetero-estrutura deu um grande impulso à fÃsica do estado sÃlido. à impossÃvel imaginar a moderna fÃsica do estado sÃlido sem hetero-estruturas semicondutoras. A fÃsica de semicondutores està atualmente concentrada no estudo dos chamados sistemas de dimensÃes reduzidas: poÃos, fios, pontos e anÃis quÃnticos, assunto de pesquisa de dois terÃos da comunidade de fÃsica de semicondutores. Neste trabalho, investigaremos o confinamento dos portadores e dos excitons em hetero-estruturas de baixas dimensÃo; poÃo, ponto e anel quÃntico. Iniciaremos com o estudo das propriedades excitÃnicas de poÃos quÃnticos Si/Si_{1-x}Ge_x, considerando duas possibilidades para o alinhamento de banda: tipo-I, onde os portadores de cargas, elÃtron e buraco, estÃo confinados no mesmo material, e tipo-II, onde os portadores estÃo espacialmente localizados em materiais diferentes. Usaremos um Hamiltoniano que, na aproximaÃÃo da massa efetiva, leva em conta a existÃncia de interfaces nÃo abruptas entre os materiais que compÃe o sistema. Nos sistemas tipo-I, observamos que a energia do exciton sofre um aumento quando consideramos campos elÃtricos aplicados. Jà em sistemas tipo-II, o campo magnÃtico afeta bem mais o confinamento do elÃtron do que o do buraco. Investigamos alguns fenÃmenos nos anÃis quÃnticos, como: impurezas, efeitos geomÃtricos, rugosidade e anÃis duplos. Calculamos os nÃveis de energia do elÃtron em anÃis quÃnticos considerando um campo magnÃtico perpendicular, levando em conta um modelo realÃstico, que consiste em anÃis com barreiras e potenciais finitos, nÃo limitado a pequenas pertubaÃÃes. Quando consideramos a presenÃa de uma impureza no anel quÃntico, hà uma quebra de simetria no sistema e consequetemente as oscilaÃÃes Aharanov-Bohm (AB) sÃo anuladas. Entretanto, para duas impurezas, as oscilaÃÃes AB sÃo recuperadas se as distÃncias entre as impurezas e o plano forem iguais, no caso das impurezas positivas e para impurezas negativas as oscilaÃÃes sÃo recuperadas independente das posiÃÃes das impurezas. A existÃncia de interfaces rugosas à responsÃvel por um considerÃvel deslocamento nas energias dos portadores. AlÃm disso, a degenerescÃncia nos pontos de transiÃÃo do momento angular nas oscilaÃÃes AB à levantada quando consideramos superfÃcies rugosas, em casos especiais, as oscilaÃÃes AB nas energias do estado fundamental pode ser anuladas. Fizemos tambÃm um estudo teÃrico da energia dos portadores em pontos quÃnticos tipo-I e tipo-II, alÃm de um estudo em pontos quÃnticos duplos $InGaAs/GaAs$ analisando o efeito de afastamento entre os pontos e considerando dois tipos de acoplamento: lateral e vertical. A equaÃÃo de Schodinger em trÃs dimensÃes, na aproximaÃÃo da massa efetiva, à resolvida para elÃtrons e buracos a partir de um mÃtodo de evoluÃÃo temporal da funÃÃo de onda. Observamos que as curvas do Stark shift das energias de ligaÃÃo e total do exciton em pontos quÃnticos Si/Si_{0.85}Ge_{0.15} tipo-I sÃo assimÃtricas devido à existÃncia de um dipolo elÃtrico intrÃnseco nestes sistemas. No entanto, quando consideramos o efeito de um campo magnÃtico paralelo ao plano, o Stark shift torna-se mais simÃtrico. No caso dos pontos duplos, vimos que a energia de confinamento do elÃtron em pontos quÃnticos acoplados lateralmente, quando consideramos os raios dos pontos iguais, degeneram à medida que a distÃncia entre os pontos aumenta. Entretanto, quando os raios dos pontos sÃo diferentes, essas energias nÃo tÃm mudanÃas significativas. Para o caso do acoplamento vertical, o comportamento à semelhante ao dos pontos lado a lado: Para raios iguais em ambos os pontos quÃnticos, os pares de estados tornam-se degenerados à medida que a distÃncia entre os pontos aumenta, o que nÃo acontece quando consideramos o caso de pontos com raios diferentes.

ASSUNTO(S)

baixa dimensionalidade confinamento quÃntico fisica da materia condensada hetero-estruturas

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