A study on the physical properties of quantum dot structures for infrared photodetection

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

12/07/2011

RESUMO

Esta tese faz parte de uma proposta mais ampla cujo objetivo global e dominar a tecnologia de fotodetectores de radiacao infravermelha baseados em pontos quanticos semicondutores auto-organizados, os Quantum Dot Infrared Photodetectors (QDIPs), para a faixa de comprimento de onda de 2 a 20 Êm. A tese esta centrada no estudo das propriedades fisicas de pontos quanticos e de estruturas de QDIPs, em especial os mecanismos de transicao intrabanda e de extracao de carga envolvidos no processo de geracao da fotocorrente. Foram estudadas estruturas inovadoras e originais baseadas em pontos quanticos auto organizados de InAs crescidos sobre substratos de InP. Para obter os principais resultados apresentados nesta tese foram feitas medidas de fotocorrente em funcao da temperatura e tensao externa aplicada, utilizando um espectrometro de transformada de Fourier. As tecnicas experimentais de fotoluminescencia, microscopia de forca atomica, microscopia eletronica de transmissao e curvas de corrente versus voltagem tambem foram utilizadas para obter uma melhor compreensao dos mecanismos fisicos envolvidos. Para explicar os resultados e atribuir cada pico de fotocorrente a uma transicao especifica utilizamos um modelo teorico tridimensional. Os resultados que se destacam e sao apresentados nessa tese sao: i. O efeito Auger intrabanda e apontado como um possivel processo importante para gerar a corrente nos QDIPs. Medidas de fotocorrente intrabanda e de absorcao, juntamente com um calculo teorico tridimensional, mostram que a transicao responsavel por gerar a fotocorrente medida em uma estrutura QDIP especifica estudada ocorre entre estados ligados do ponto quantico onde o estado final da transicao esta 200 meV abaixo do continuo. O espalhamento Auger e proposto como o mecanismo responsavel pela extracao de carga do ponto quantico, e portanto pela fotocorrente gerada, nesses dispositivos. Resultados de fotoluminescencia e fotocorrente interbanda fornecem apoio adicional para esta conclusao. ii. Diferentes estruturas nas vizinhancas do ponto quantico influenciam no sentido da corrente, pois os mecanismos de extracao dos eletrons dependem da estrutura como um todo. Os dispositivos aqui estudados apresentam fotocorrente com sentido positivo e negativo para a mesma tensao externa aplicada. Este duplo comportamento e atribuido a assimetria presente nessas estruturas, capaz de favorecer a extracao de eletrons em um dos dois sentidos possiveis para a corrente. Esse processo foi observado apenas para pequenos valores de tensao externa aplicada. Para valores altos de tensao, os eletrons se propagam no mesmo sentido do campo eletrico aplicado, assim como esperado. iii. Apresentamos um QDIP altamente seletivo com resposta espectral em torno de 12 Êm. A estrutura estudada e composta por pocos de InGaAs e pontos quanticos de InAs. A transicao responsavel pela fotocorrente observada ocorre entre estados ligados do ponto quantico, seguida por um mecanismo de extracao de carga onde o acoplamento do estado final da transicao com o poco de potencial vizinho ao ponto quantico tem um papel fundamental.

ASSUNTO(S)

física teses.

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