[pt] Os semicondutores III-V são amplamente investigados para a fabricação de fotodetectores de infravermelho baseados em pontos quânticos (QWIPs); no entanto, o comprimento de onda de operação é limitada pelo bandoffset dos materiais que permitem transições de infravermelho de comprimento de onda maior que 3,1 um. Para comprimentos de onda mais curto do que 1,7 um transições banda a banda são facilmente empregadas. Assim, em QWIPs III-V, o intervalo entre 1,7 e 3,1 um não pode ser alcançado tanto por transições banda-banda ou por transições intrabanda. Nesta tese uma estrutura de superrede especialmente desenhada é proposta a fim de detectar a radiação dentro desta faixa proibida. A estrutura proposta consiste numa superrede com um poço quântico central mais amplo, o qual gera uma modulação no contínuo criando minibandas e minigaps para energias acima da parte inferior da banda de condução do poço quântico, incluindo no contínuo. Com esta abordagem, a limitação de ter estados ligados apenas com energias abaixo a barreira não se mantém e é possível detectar energias mais elevadas do que o limite imposto pelo bandoffset dos materiais. Simulações teóricas para a estrutura foram realizados e medidas de absorção, corrente de escuro, e fotocorrente foram realizadas mostrando picos em 2,1 um, em estreita concordância com o valor teoricamente esperado. / [en] III-V semiconductors are extensively investigated for fabrication of quantum well infrared photodetectors (QWIPs); however the operation wavelength is limited by the bandoffset of the materials allowing infrared transitions for wavelength larger than 3.1 um. For wavelength shorter than 1.7 um band to band transitions are easily employed. Thus, in III-V QWIPs, the range between 1.7 and 3.1 um cannot be reached either by band-to-band or by intraband transitions. In this thesis a specially designed superlattice structure is proposed in order to detect radiation within this forbidden range. The structure proposed consists of a superlattice with a wider central quantum well, which generates a modulation in the continuum creating minibands and minigaps for energies above the bottom of the conduction band of the quantum well, including in the continuum. With this approach the limitation of having bound states only with energies below the barrier no longer holds and it is possible to detect energies higher than the limit imposed by the bandoffset of the materials. Theoretical simulations for the structure were performed and absorption, dark current, and photocurrent measurements were carried out showing peaks at 2.1 um, in close agreement with the theoretically expected value.

[pt] Nesta tese, apresento uma investigação teórica e experimental das propriedades eletro-ópticas de um fotodetector baseado em uma superrede assimétrica InGaAs/InAlAs com um defeito estrutural. Essa heteroestrutura apresenta duas importantes características: estados parcialmente localizados no contínuo, chamados de estados eletrônicos vazantes, e um aumento virtual do band offset na banda de condução. Devido à assimetria da superrede, a função de onda do estado eletrônico vazante é localizada numa direção e estendida na outra. Em consequência dessas características, o fotodetector apresenta modo dual de operação, fotocondutivo e fotovoltaico, e temperatura de operação ambiente. O modo fotovoltaico foi alcançado devido à direção preferencial de escape do fluxo de elétrons excitados para os estados eletrônicos vazantes no contínuo. A temperatura de operação elevada ocorre devido à diminuição da corrente de escuro térmica causada pelo aumento virtual do band offset. No modo fotovoltaico, o espectro de fotocorrente apresenta dois picos estreitos de energias em 300 meV e em torno 440 meV, sendo eles relacionados às transições ópticas do estado fundamental para o primeiro e o segundo estado vazante no contínuo, respectivamente. Para o modo fotocondutivo, a largura de linha do espectro de fotocorrente é fortemente dependente da direção do bias de voltagem aplicado. Para o bias positivo, o espectro de fotocorrente apresenta um pico em 300 meV e um ombro de energia em torno de 260 meV. Para o bias negativo, o espectro de fotocorrente mostra uma banda larga com dois picos em 300 meV e 260 meV. Esse comportamento está relacionado com a população dos estados na minibanda em função da direção do bias aplicado. As figuras de mérito do fotodetector, em ambos os modos de operação, apresentam resultados similares aos melhores fotodetectores encontrados na literatura. / [en] In this thesis, I present a theoretical and experimental investigation of the electro-optical properties of a photodetector based on an InGaAs/InAlAs asymmetric superlattice with a structural defect. This heterostructure has two important characteristics: partially localized states in the continuum, called by leaky electronic states, and a virtual increase in conduction band offset. Due to the asymmetry of the superlattice, the wavefunction of the leaky electronic state is located in one direction and extended in another one. As a result of these features, the photodetector presents a dual-mode operation, photoconductive and photovoltaic modes, and room temperature operating. The photovoltaic mode has reached due to the preferential direction for the flow of excited electrons in the leaky electronic state in the continuum. The high operating temperature occurs because of the decrease in thermal dark current due to the virtual increase of band offset. In photovoltaic mode, the photocurrent spectrum has two narrow energy peaks at 300 meV and around 440 meV, which are related to optical transitions from the ground state to the first and the second leaky electronic states, respectively. For photoconductive mode, the line width of the photocurrent spectrum is strongly dependent on the direction of the applied voltage bias. For the positive bias, the photocurrent spectrum has a peak at 300 meV and a power shoulder around 260 meV. For the negative bias, the photocurrent spectrum shows broadband with two peaks at 300 meV and 260 meV. This behavior is related to the population of the mini band states as a function of the applied bias direction. The figure of merits of the photodetector, in both operation modes, present results similar to the best photodetectors found in the literature.