Cálculo e determinação experimental da energia de ligação excitônica em poços quânticos simples e duplos de AlGaAs/GaAs
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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 Al25Ga75As/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 1 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 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
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Palavras-chave
Semicondutores, Propriedades óticas, Fotoluminescência, Poços quânticos, Sistemas de baixa dimensionalidade, Semiconductors - Optical properties, Photoluminescence, Quantum wells, Exciton theory