Study of semiconductor heterostructures with embedded quantum dots: micropillars and photodetectors - Carlos Alberto Parra Murillo (2019)
Neste trabalho estudamos alguns processos ópticos em sistemas semicondutores, em especial, heteroestruturas de dois tipos que contêm pontos quânticos: fotodetectores de infravermelho e pilares de microcavidades. Os pontos quânticos têm a função de fornecer elétrons e/ou quasi-partículas como éxcitons e bi-éxcitons, fundamentais para a operação de dispositivos baseados em pilares de microcavidades e fotodetectores. A importância dos detectores de infravermelho é enorme, com uma imensa variedade de aplicações, e a relevância das microcavidades têm crescido devido às suas promissoras aplicações tecnológicas. Apresentamos aqui o estudo teórico e experimental destas duas heterostruturas em casos específicos de nosso interesse. Para investigar o acoplamento entre os modos fotônicos e a emissão de pontos quânticos inseridos em pilares de microcavidades, foi implementado um código baseado no software livre CAMFR [Peter Bienstmann. Cavity modelling framework, http://camfr.sourceforge.net], que permitenos modelar dispositivos fotônicos como VCSELs e microcavidades. Mostramos que a partir da análise da intensidade de excitação dos vários modos dos pilares, é possível inferir sobre a polarização dos pontos quânticos neles inseridos. Para auxiliar na interpretação da resposta de fotodetectores de infravermelho baseados em pontos quânticos semicondutores, foi desenvolvido um código na linguagem de programação C, o qual é baseado na diagonalização numérica da equação de Schrödinger na aproximação de massa efetiva, obtendo assim a estrutura de níveis de energia e funções de onda do sistema. As magnitudes de oscilador são calculadas para quantificar quais são as transições ópticas mais prováveis, e entender alguns fenômenos interessantes que aparecem no estudo dos detectores de infravermelho. Concluimos que o espalhamento Auger é um processo determinante na resposta desses dispositivos.