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Propriedades ópticas de pontos quânticos empilhados de InAs/GaAs

The technological advances that have taken place in recent years have made it possible to study and manufacture structures with smaller dimensions. In this scenario, one area that is attracting great interest in the present time is the study of quantum dots (QD's) - due to its possibilities of...

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Autor principal:	Souza, Maicon Rogério de
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2019
Assuntos:	Óptica quântica Semicondutores Fotoluminescência Compostos de arsênio Índio (Química) Gálio Quantum optics Semiconductors Photoluminescencia Arsenic compounds Indium Gallium CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Materiais
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3976
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spelling	riut-1-39762019-03-27T06:00:42Z Propriedades ópticas de pontos quânticos empilhados de InAs/GaAs Optical properties of stacked InAs/GaAs quantum dots Souza, Maicon Rogério de Poças, Luiz Carlos http://lattes.cnpq.br/1001622880604244 Poças, Luíz Carlos Fernandes, Ricardo Vignoto Silva, Marco Aurélio Toledo da Óptica quântica Semicondutores Fotoluminescência Compostos de arsênio Índio (Química) Gálio Quantum optics Semiconductors Photoluminescencia Arsenic compounds Indium Gallium CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Materiais The technological advances that have taken place in recent years have made it possible to study and manufacture structures with smaller dimensions. In this scenario, one area that is attracting great interest in the present time is the study of quantum dots (QD's) - due to its possibilities of application, its structural properties and the electronic structure of the load carriers confined. There are a large number of possible applications for quantum dots, such as: solar cells, detectors, lasers, televisions, biomedical etc. The most studied quantum dots are generated by the method called Stranski-Krastanov (SK). This technique allows to produce quantum dots that are self-organized islands that arise because of the difference between the network parameters of the epitaxial layers and the substrate used. The use of this technique presents interesting favorable points such as high emission efficiency, better discretization of energy levels and greater area density. Self-organized quantum dots present another important property that is the possibility of the growth of aligned multilayers of stacked quantum dots due to the self alignment phenomenon. The growth of quantum dots from the SK method presents as main difficulty the control of the size and distribution of the islands in the sample. Recent studies indicate that the growth of samples with vertically stacked layers and separated by semiconductor material allows the appearance of quantum dots with more uniform sizes in the upper layers. In this work, a set of 5 self-organized InAs /GaAs double QDs samples grown by the SK method on GaAs substrates with GaAs spacer layers of different thicknesses was studied. The following techniques were used to study the optical properties of the samples: Photoluminescence (PL) and Magneto-Fotoluminescence. From the analysis of the data obtained, it was verified that the samples presented typical behaviors for QDs. The variation of the thickness of the spacer layer of each sample demonstrated the occurrence of a competition between the effects of electronic coupling and In/Ga intermixing. It was verified that the temperature increase caused the displacement of the observed peaks to regions of lower energy and decrease in their intensity. It was found that the position of the peaks was not significantly altered as a function of the power variation; however, the decrease in the excitation power caused the decrease of peak intensity. Measurements of photoluminescence performed under magnetic field variation indicated the occurrence of Strain reinforcing the occurrence of intermixing. In addition, the occurrence of spin polarization was also observed for the samples. Os avanços tecnológicos ocorridos nos últimos anos possibilitaram o estudo e a fabricação de estruturas que apresentam dimensões cada vez menores. Nesse cenário, uma área que vem atraindo grande interesse na atualidade é o estudo dos pontos quânticos - do inglês: quantum dots (QDs) - devido a suas possibilidades de aplicação, suas propriedades estruturais e a estrutura eletrônica dos portadores de cargas confinados. Existe um grande número de possíveis aplicações para QDs, como por exemplo: células-solares, detectores, lasers, televisores, biomédicas, etc. Os QDs mais estudados são gerados pelo método chamado Stranski-Krastanov (SK). Esse método permite produzir QDs que são ilhas auto-organizadas que surgem devido a diferença entre os parâmetros de rede das camadas epitaxiais e do substrato utilizado. O uso desse método apresenta pontos favoráveis interessantes como a elevada eficiência de emissão, melhor discretização dos níveis de energia e maior densidade de área. Pontos quânticos auto-organizados apresentam outra importante propriedade que é a possibilidade do crescimento de multicamadas alinhadas de QDs empilhados devido ao fenômeno do auto alinhamento. O crescimento de QDs a partir do método SK apresenta como principal dificuldade o controle do tamanho e da distribuição das ilhas na amostra. Estudos recentes indicam que o crescimento de amostras com camadas empilhadas verticalmente e separadas por material semicondutor possibilitam o surgimento de QDs com tamanhos mais uniformes nas camadas superiores. Neste trabalho foi estudado um conjunto de 5 amostras de QDs duplos auto-organizados de InAs/GaAs crescidos pelo método SK sobre substratos de GaAs com camadas espaçadoras de GaAs de diferentes espessuras. Para o estudo das propriedades ópticas das amostras foram empregadas as seguintes técnicas: Fotoluminescência (PL) e Magneto-Fotoluminescência. A partir da análise dos dados obtidos verificou-se que as amostras apresentaram comportamentos típico para QDs. A variação da espessura da camada espaçadora de cada amostra demonstrou a ocorrência de uma competição entre os efeitos de acoplamento eletrônico e interdifusão In/Ga. Foi verificado que o aumento da temperatura causou deslocamento dos picos observados para regiões de menor energia e diminuição na intensidade dos mesmos. Verificou-se que a posição dos picos não foi alterada significativamente em função da variação da potência, contudo, a diminuição da potência de excitação causou a diminuição da intensidade dos picos. Medidas de fotoluminescência realizadas sob variação do campo magnético indicaram a ocorrência de Strain reforçando a ocorrência da interdifusão. Além disso verificou-se também a ocorrência de polarização de spin para as amostras. 2019-03-26T13:57:41Z 2019-03-26T13:57:41Z 2018-02-14 masterThesis SOUZA, Maicon Rogério de. Propriedades ópticas de pontos quânticos empilhados de InAs/GaAs. 2019. 78 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3976 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Londrina Brasil Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais UTFPR
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description	The technological advances that have taken place in recent years have made it possible to study and manufacture structures with smaller dimensions. In this scenario, one area that is attracting great interest in the present time is the study of quantum dots (QD's) - due to its possibilities of application, its structural properties and the electronic structure of the load carriers confined. There are a large number of possible applications for quantum dots, such as: solar cells, detectors, lasers, televisions, biomedical etc. The most studied quantum dots are generated by the method called Stranski-Krastanov (SK). This technique allows to produce quantum dots that are self-organized islands that arise because of the difference between the network parameters of the epitaxial layers and the substrate used. The use of this technique presents interesting favorable points such as high emission efficiency, better discretization of energy levels and greater area density. Self-organized quantum dots present another important property that is the possibility of the growth of aligned multilayers of stacked quantum dots due to the self alignment phenomenon. The growth of quantum dots from the SK method presents as main difficulty the control of the size and distribution of the islands in the sample. Recent studies indicate that the growth of samples with vertically stacked layers and separated by semiconductor material allows the appearance of quantum dots with more uniform sizes in the upper layers. In this work, a set of 5 self-organized InAs /GaAs double QDs samples grown by the SK method on GaAs substrates with GaAs spacer layers of different thicknesses was studied. The following techniques were used to study the optical properties of the samples: Photoluminescence (PL) and Magneto-Fotoluminescence. From the analysis of the data obtained, it was verified that the samples presented typical behaviors for QDs. The variation of the thickness of the spacer layer of each sample demonstrated the occurrence of a competition between the effects of electronic coupling and In/Ga intermixing. It was verified that the temperature increase caused the displacement of the observed peaks to regions of lower energy and decrease in their intensity. It was found that the position of the peaks was not significantly altered as a function of the power variation; however, the decrease in the excitation power caused the decrease of peak intensity. Measurements of photoluminescence performed under magnetic field variation indicated the occurrence of Strain reinforcing the occurrence of intermixing. In addition, the occurrence of spin polarization was also observed for the samples.
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