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Estudos de propriedades ópticas e elétricas de heteroestruturas semicondutoras

Resumo

0 tema central deste projeto é a caracterização das propriedades ópticas e elétricas de materiais semicondutores crescidos artificialmente, com especial ênfase para as estruturas semicondutoras de baixa dimensionalidade (superredes, poços e pontos quânticos). Para tanto, quatro técnicas já implantadas no Laboratório de Semicondutores do DF-UFSCar deverão ser aplicadas: Espectroscopia Raman (macro e micro), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (F.T.I.R-), Fotoluminescência e Espectroscopia de Capacitância. As caracterizações propostas deverão, por um lado, fornecer subsídios importantes aos laboratórios que se dedicam à preparação destes materiais - subsídios estes que certamente contribuirão para melhorar as qualidades das estruturas com vistas às aplicações tecnológicas. Por outro lado, os aspectos científicos levantados por estas análises sem dúvida deverão envolver problemas muito interessantes a serem discutidos sobre a Física dos sistemas estudados. Dentre os sistemas que deverão ser analisados, destacamos: superredes semicondutoras (GaAs)n(AlAs)m não dopadas e dopadas (tanto as espacialmente limitadas quanto as intencionalmente desordenadas), pontos quânticos de InAs (dopados ou não), heteroestruturas de tunelamento ressonante baseadas nos sistemas III-V (GaAs/GaAlAs, GaAs/InGaAs/AIAs, GaAs/AlAs e InGaAs/InGaAsP), ligas AlxGa1-xAs (dopadas ou não), e materiais semicondutores usinados (Si, GaAs, InSb, InAs, GaSb, GaP). Quanto à espectroscopia Raman (normal e ressonante) e a espectroscopia de infravermelho, as análises cuidadosas das frequencias, intensidades relativas, larguras e formas das linhas dos espectros, tanto de fonons quanto de modos acoplados fonon LO-Plasmon (no caso das amostras dopadas), deverão fornecer informações importantes, tais como: efeitos de localização de portadores, dispersões (no caso dos plasmons) em superredes espacialmente limitadas, efeitos de tratamentos térmicos sobre pontos quânticos e superredes, anisotropia dos fonons ópticos (e a qualidade estrutural das superredes), efeitos de solução sólida sobre o espectro vibracional, etc. Os estudos dos espectros de fotoluminêscencia e da espectroscopia de excitação da luminescência de heteroestruturas de tunelamento ressonante devem permitir analisar o acúmulo de carga no poço, o tunelamento via F- X , o efeito de rugosidade de interfaces envolvendo formação de ilhas no poço quântico e de tensão no processo de tunelamento, a formação de excitons carregados negativamente (X-) no poço quântico, e finalmente, o estudo da polarização de spin.As técnicas de caracterização elétrica e em particular a técnica de Espectroscopia de Capacitância, serão utilizadas para determinar a localizaçao espacial e os níveis de energia nas amostras, com ênfase especial para as superredes de GaAs/A1As (com e sem flutuações propositais dos períodos), superredes de pontos quânticos e ligas de AlGaAs. As pesquisas deverão sempre que for possível, relevante e viável, abranger pelo menos duas das técnicas de caracterização disponíveis, prática que já vem sendo adotada no laboratório. (AU)

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