Cálculo e determinação experimental da energia de ligação excitônica em poços quânticos simples e duplos de AlGaAs/GaAs

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

Este trabalho objetiva o cálculo e a determinação experimental da energia de ligação excitônica em poços quânticos simples e duplos. Foram estudadas duas amostras, as quais possuem, no total, um poço quântico simples e três poços quânticos duplos de Al0.25Ga0.75As/GaAs com diferentes espessuras de barreira central. Nos poços duplos, o material da barreira central é constituído do mesmo material das barreiras laterais. Para todas as estruturas foram determinados, teoricamente, os níveis de energia para elétrons e buracos, a energia de ligação excitônica para o estado 1S, a dimensionalidade do sistema e as energias das transições óticas permitidas pela regra de seleção. O cálculo da energia de ligação excitônica e da dimensionalidade foi realizado utilizando o modelo de cálculo proposto por Mathieu et al. [1], dentro do formalismo do espaço dimensional fracionário. Para a determinação experimental da energia da transição ótica e da energia de ligação excitônica, foram feitas medidas de fotoluminescência e magneto-fotoluminescência a baixas temperaturas. Os espectros de fotoluminescência obtidos a 10 K permitiram a obtenção do valor experimental das energias de transição das estruturas. Já os espectros de magneto-fotoluminescência obtidos a 4 K, com campo magnético variando entre 0 Te 12 T, foram utilizados na obtenção das curvas de deslocamento diamagnético em função do campo magnético aplicado. Ajustando estas curvas com modelos adequados para campos de alta e baixa intensidade foi possível a determinação experimental da dimensionalidade, da massa reduzida efetiva e da energia de ligação excitônica do estado 1S para todos os poços. Os cálculos teóricos da energia de ligação excitônica, da dimensionalidade e da energia de transição apresentam concordância muito boa com os resultados experimentais e, de forma geral, mostram que quanto mais espessa é a barreira central nos poços duplos, maior é o confinamento dos portadores, gerando um aumento na energia de ligação excitônica e uma diminuição da dimensionalidade do sistema. Assim, constata-se que o método MLC de cálculo de energia de ligação de éxcitons pode ser aplicado a poços quânticos simples e duplos, o que simplifica consideravelmente a determinação deste parâmetro.

ASSUNTO(S)

semiconductors - optical properties fotoluminescência teoria dos éxcitons semicondutores - propriedades óticas photoluminescence poços quânticos quantum wells sistemas de baixa dimensionalidade exciton theory teoria dos éxcitons semiconductors - optical properties photoluminescence quantum wells exciton theory

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