Controle do tunelamento de portadores de carga únicos em nanoestruturas híbridas baseadas em antimonetos

Resumo

Recentes avanços nas técnicas de crescimento envolvendo nanoestruturas baseadas em antimônio têm despertado considerável interesse em incorporá-las nos sistemas tradicionais de semicondutores III-V. Essa busca é impulsionada por sua capacidade de deslocar emissões ópticas para os comprimentos de onda de telecomunicações, reduzir strain, melhorar efeitos de acoplamento spin-órbita e permitir diferentes alinhamentos de bandas. Essas características os tornam candidatos promissores para aplicações em optoeletrônica, spintrônica, emissores de fótons únicos e tecnologias de informação quântica.Sob essa perspectiva, heteroestruturas compostas por camadas de poços quânticos (QWs) e pontos quânticos (QDs), acopladas por tunelamento através de uma fina camada intermediária, têm demonstrado efeitos intrigantes relacionados aos mecanismos de tunelamento e dinâmica de spin, oferecendo perspectivas para conversão de spin por elétron-fóton, operação aprimorada de lasers e manipulação de estados de spin. No entanto, poucos estudos investigam os elementos intrínsecos desses processos, particularmente o papel desempenhado pelos buracos nessas estruturas, que frequentemente é dominado pela dinâmica dos elétrons. Para abordar este problema, propomos estudar sistemas formados por QWs e QDs do tipo II, onde apenas os buracos são confinados espacialmente, permitindo o controle preciso do tunelamento por um único tipo de portador.Assim, este projeto visa explorar os aspectos intrínsecos da dinâmica dos buracos em nanoestruturas semicondutoras acopladas por tunelamento baseadas em antimonetos e seus potenciais usos em spintrônica. Combinando alterações de composição e dimensão com simulações de estrutura de bandas, as transições ópticas serão ajustadas para alcançar condições ideais para investigar tunelamento de buracos, efeitos de curvatura de banda e coerência de éxcitons. Técnicas de caracterização serão empregadas para estudar a morfologia e a distribuição química das amostras, enquanto a espectroscopia de fotoluminescência (PL) será usada para investigar suas propriedades eletrônicas e dinâmicas. Parâmetros externos como potência de excitação, campos elétricos e magnéticos serão aplicados para explorar rotas eficientes de ajuste da força de acoplamento entre as nanoestruturas e controle da polaridade de spin. Portanto, o desenvolvimento deste projeto será fundamental para compreender os conceitos básicos por trás da dinâmica dos buracos nesses atrativos sistemas.