Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2017-03-14T04:01:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337533.pdf: 3970215 bytes, checksum: 0bdc7c431d68fe7ec66934a761ef3a28 (MD5) Previous issue date: 2015 / O advento dos lasers de pulsos ultracurtos (USP, sigla em inglês para ultrashort pulse) permitiram novas possibilidades na fabricação em micro e nanoescala. Características destes lasers, como alta resolução lateral devido a capacidade de ser precisamente focado em alguns micrometros, baixo calor fornecido à peça e alta flexibilidade são os principais atributos desta ferramenta em processos para estruturação e funcionalização de superfícies. Apesar das vantagens dos lasers de pulsos ultracurtos, suas aplicações são relativamente novas e necessitam desenvolvimento. Demandas crescentes em qualidade e produtividade em ablação a laser criam a necessidade de aplicar sistemas de monitoramento de processos na produção industrial. No campo dos eletrônicos, especialmente, a atual miniaturização dos produtos requer pequenos componentes de alta precisão. A fabricação de placas de circuito impresso por laser requer uma ablação precisa de filmes finos de cobre sobre substrato polimérico, com mínimo dano ao substrato. Com o objetivo de aumentar a confiabilidade do processo para uma completa ablação de cobre, um sistema de monitoramento de alta velocidade, com resolução espacial, baseado em analisadores de espectro óptico com grade de difração é desenvolvido e integrado à máquina de ablação a laser. Na ablação a laser de placas de circuito impresso, a camada de cobre é removida em determinadas regiões pela interação do feixe laser com a peça. Esta interação emite radiação em comprimentos de ondas específicos, de acordo com o material. Para monitorar o processo, o espectro da radiação emitida é observado. Quando o espectro muda para um padrão diferente de comprimentos de onda, considera-se que a camada de cobre foi removida e a camada de polímero interage com o laser. Um sistema óptico capaz de separar o espectro da radiação emitida é montado. Para cumprir as exigências do processo e detectar a emissão, um fotodetector de alta velocidade e alta sensibilidade é utilizado. Informações de posição do sistema de deflexão do feixe (scanner) são incorporadas às informações de emissão do fotodetector e um mapa de emissão é construído. O sistema de monitoramento é capaz de observar a radiação emitida por diferentes materiais. Regiões onde o cobre está presente podem ser bem identificadas. O mapa de emissão se apresenta como um estratégia válida para o monitoramento do processo de ablação a laser.<br> / Abstract : The advent of ultrashort pulse (USP) lasers allowed new possibilities in micro and nanoscale manufacturing. Characteristics of USP lasers, like high lateral resolution due to precise focusability down to a few micrometers, low heat input and high flexibility are main features of laser tools and processes for precision structuring and surface functionalization. Despite the advantages of USP lasers, its applications are relatively new and need further development. Increasing demand on quality and productivity in laser ablation creates the necessity to apply process monitoring systems in industrial manufacturing. In the field of electronics, especially, the ongoing miniaturization of products requires small components with high accuracy. The manufacturing of printed circuit boards (PCBs) by laser demands a precise ablation of thin copper layer on polymeric substrate, with small substrate damage. Aiming to increase the process reliability for a complete ablation of copper, a fast spatially resolved process monitoring system based on diffraction grating optical spectrum analyzers is developed and integrated to the laser ablation machine. In the laser ablation of printed circuit boards, unwanted copper layer is removed by the interaction of the laser beam with the material. This interaction emits radiation in specific wavelengths, according to the material. To monitor the process, the spectrum of the emitted radiation is observed. When the spectrum changes for a different wavelengths pattern, it is considered that the copper layer was completely removed and the polymer layer is interacting with the laser. An optical system able to separate the emitted radiation spectrum is assembled. To fulfill the requirements of the process and to detect the emitted radiation, a high speed and high sensitive photodetector is applied. Position information from the beam deflecting system (scanner) is implemented to the emission information from the photodetector and an emission map is built. The monitoring system based on photodetector is able to detect radiation emitted by different materials. Regions where copper is present can be well identified. The emission map shows to be a valid strategy for laser ablation process monitoring.

Fotodetectores baseados em poços quânticos (QWIPs Quantum¬-Well Infrared Photodetectors) possuem inúmeras aplicações nos campos da medicina, engenharia, defesa e monitoramento meteorológico e ambiental. O espectro de absorção dos QWIPs possui alta seletividade do comprimento de onda, e esse tipo de fotodetector é a escolha atual para a fabricação de câmeras de alta resolução operando no infravermelho. Atualmente, o Brasil enfrenta uma limitação na importação desse tipo de tecnologia, imposta pelos países mais desenvolvidos, devido à possibilidade de ser usada em aplicações militares. Neste trabalho, propomos o desenvolvimento e a fabricação de novos fotodetectores baseados em transições intrabanda em poços quânticos crescidos por epitaxia de feixes moleculares sobre substratos de GaAs. O crescimento epitaxial dos poços quânticos foi investigado, e as amostras foram analisadas por fotoluminescência (PL, Photoluminescence) de modo a verificarmos a qualidade e reprodutibilidade das heteroestruturas produzidas. O cálculo dos níveis de energia e das funções de onda dos poços quânticos foi feito por meio da implementação numérica do método da matriz de transferência [21] no software Mathematica. Esse método também foi aplicado ao cálculo autoconsistente envolvendo a dopagem da estrutura. A partir dos valores das energias de confinamento e das funções de onda obtidas pelo programa, algumas grandezas físicas puderam ser estimadas tais como o coeficiente de absorção teórico, a corrente de escuro e o ruído. Também foi implementado um modelo para o cálculo dos níveis de energia de uma impureza hidrogenóide dentro de um poço quântico de GaAs com barreiras de AlGaAs. Acredita-se que esse sistema possua melhores características de ruído em relação a um QWIP comum, no qual as impurezas estão completamente ionizadas [25] [26] [27]. O processamento das amostras para a fabricação dos fotodetectores foi desenvolvido e otimizado, e envolveu técnicas convencionais de fotolitografia, para a formação por ataque químico das estruturas de pequenos fotodetectores singelos sobre a amostra, e a deposição de filmes finos metálicos para a obtenção dos contatos (ôhmicos). Foram desenvolvidas e implementadas várias técnicas de caracterização para determinar o comprimento de onda de operação, a responsividade, o ruído intrínseco, e a corrente no escuro (dark current) dos QWIPs fabricados. No inicio deste projeto de doutorado, nenhuma das técnicas de caracterização estava disponível no laboratório. A caracterização completa dos QWIPs foi feita medindo-se o coeficiente de absorção e a resposta espectral por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), a fotocorrente foi medida com um corpo negro, a corrente de escuro usando curvas I-V, e o ruído com um analisador de espectros. As medidas foram realizadas em função da voltagem de polarização (bias) aplicada, em diferentes valores de temperatura. Foram crescidas várias amostras de QWIPs, para absorção nas janelas atmosféricas de 3m a 5m e de 8m a 12m. A curva de absorção de cada amostra foi medida, e a caracterização optoeletrônica completa foi realizada em dois desses QWIPs, para a região de 8m a 12m. O melhor resultado foi obtido em um QWIP com o pico de absorção em 9,3m, que apresentou detectividade de 5×1010 cm.Hz1/2/W para 10K e 4×109 cm.Hz1/2/W para 70K. / Photodetectors based on quantum wells (QWIPs Quantum-Well Infrared Photodetectors) have numerous applications in the fields of medicine, engineering, defense, meteorology and environmental monitoring. The absorption spectrum of QWIPs has high wavelength selectivity, and this type of photodetector is the current choice for the fabrication of high-resolution cameras operating in the infrared. Currently, Brazil faces restrictions to import such a technology, imposed by the developed countries, due to its possibility of being used in military applications. In this thesis, we propose the development and optimization of photodetectors based on intraband transitions in quantum wells grown by molecular beam epitaxy (MBE) on GaAs substrates. The epitaxial growth of the quantum wells was investigated, and the samples were analyzed by photoluminescence (PL) to verify the quality and reproducibility of the heterostructures. The calculations of the energy levels and wavefunctions of the quantum wells were done by numerical implementation of the transfer matrix method [21] in the Mathematica software. This method was also applied to the self-consistent calculations involving the doping of the structures. From the values of the confinement energies, the wave functions could be obtained as well, and some physical quantities such as the theoretical absorption coefficient, the dark current and noise could be estimated. A model was also developed for the calculation of the energy levels of a hydrogenoid impurity inside a GaAs quantum well with AlGaAs barriers. It is believed that this system could have better noise characteristics when compared to a common QWIP in which the impurities are completely ionized [25] [26] [27]. The sample processing for the manufacture of the photodetectors was developed, optimized, and involved conventional photolithography techniques to define the physical size of the devices (followed by wet etching) as well as metallic film deposition to obtain ohmic contacts . Several characterization techniques were developed and installed to determine the wavelength of operation, the responsivity, the intrinsic noise and the dark current of the QWIPs manufactured in our laboratory. When this PhD project started, none of the characterization techniques was available in the lab. A complete set of experimental data was achieved by measuring the absorption coefficient and the spectral response by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the photocurrent using a blackbody, the dark current using I-V curves, and the noise with a spectrum analyzer. The measurements were performed as a function of the bias voltage at different temperatures. Several QWIPs samples were grown for absorption in the atmospheric windows from 3m to 5m and from 8m to 12m. The absorption curve of each sample was measured, and full characterization was performed on two QWIPs, in the region of 8m to 12m. The best results were obtained in a QWIP with peak absorption at 9.3m, which showed a detectivity of 5×1010 cm.Hz1/2/W at 10K and 4×109 cm.Hz1/2/W at 70K.

Fotodetectores baseados em poços quânticos (QWIPs Quantum¬-Well Infrared Photodetectors) possuem inúmeras aplicações nos campos da medicina, engenharia, defesa e monitoramento meteorológico e ambiental. O espectro de absorção dos QWIPs possui alta seletividade do comprimento de onda, e esse tipo de fotodetector é a escolha atual para a fabricação de câmeras de alta resolução operando no infravermelho. Atualmente, o Brasil enfrenta uma limitação na importação desse tipo de tecnologia, imposta pelos países mais desenvolvidos, devido à possibilidade de ser usada em aplicações militares. Neste trabalho, propomos o desenvolvimento e a fabricação de novos fotodetectores baseados em transições intrabanda em poços quânticos crescidos por epitaxia de feixes moleculares sobre substratos de GaAs. O crescimento epitaxial dos poços quânticos foi investigado, e as amostras foram analisadas por fotoluminescência (PL, Photoluminescence) de modo a verificarmos a qualidade e reprodutibilidade das heteroestruturas produzidas. O cálculo dos níveis de energia e das funções de onda dos poços quânticos foi feito por meio da implementação numérica do método da matriz de transferência [21] no software Mathematica. Esse método também foi aplicado ao cálculo autoconsistente envolvendo a dopagem da estrutura. A partir dos valores das energias de confinamento e das funções de onda obtidas pelo programa, algumas grandezas físicas puderam ser estimadas tais como o coeficiente de absorção teórico, a corrente de escuro e o ruído. Também foi implementado um modelo para o cálculo dos níveis de energia de uma impureza hidrogenóide dentro de um poço quântico de GaAs com barreiras de AlGaAs. Acredita-se que esse sistema possua melhores características de ruído em relação a um QWIP comum, no qual as impurezas estão completamente ionizadas [25] [26] [27]. O processamento das amostras para a fabricação dos fotodetectores foi desenvolvido e otimizado, e envolveu técnicas convencionais de fotolitografia, para a formação por ataque químico das estruturas de pequenos fotodetectores singelos sobre a amostra, e a deposição de filmes finos metálicos para a obtenção dos contatos (ôhmicos). Foram desenvolvidas e implementadas várias técnicas de caracterização para determinar o comprimento de onda de operação, a responsividade, o ruído intrínseco, e a corrente no escuro (dark current) dos QWIPs fabricados. No inicio deste projeto de doutorado, nenhuma das técnicas de caracterização estava disponível no laboratório. A caracterização completa dos QWIPs foi feita medindo-se o coeficiente de absorção e a resposta espectral por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), a fotocorrente foi medida com um corpo negro, a corrente de escuro usando curvas I-V, e o ruído com um analisador de espectros. As medidas foram realizadas em função da voltagem de polarização (bias) aplicada, em diferentes valores de temperatura. Foram crescidas várias amostras de QWIPs, para absorção nas janelas atmosféricas de 3m a 5m e de 8m a 12m. A curva de absorção de cada amostra foi medida, e a caracterização optoeletrônica completa foi realizada em dois desses QWIPs, para a região de 8m a 12m. O melhor resultado foi obtido em um QWIP com o pico de absorção em 9,3m, que apresentou detectividade de 5×1010 cm.Hz1/2/W para 10K e 4×109 cm.Hz1/2/W para 70K. / Photodetectors based on quantum wells (QWIPs Quantum-Well Infrared Photodetectors) have numerous applications in the fields of medicine, engineering, defense, meteorology and environmental monitoring. The absorption spectrum of QWIPs has high wavelength selectivity, and this type of photodetector is the current choice for the fabrication of high-resolution cameras operating in the infrared. Currently, Brazil faces restrictions to import such a technology, imposed by the developed countries, due to its possibility of being used in military applications. In this thesis, we propose the development and optimization of photodetectors based on intraband transitions in quantum wells grown by molecular beam epitaxy (MBE) on GaAs substrates. The epitaxial growth of the quantum wells was investigated, and the samples were analyzed by photoluminescence (PL) to verify the quality and reproducibility of the heterostructures. The calculations of the energy levels and wavefunctions of the quantum wells were done by numerical implementation of the transfer matrix method [21] in the Mathematica software. This method was also applied to the self-consistent calculations involving the doping of the structures. From the values of the confinement energies, the wave functions could be obtained as well, and some physical quantities such as the theoretical absorption coefficient, the dark current and noise could be estimated. A model was also developed for the calculation of the energy levels of a hydrogenoid impurity inside a GaAs quantum well with AlGaAs barriers. It is believed that this system could have better noise characteristics when compared to a common QWIP in which the impurities are completely ionized [25] [26] [27]. The sample processing for the manufacture of the photodetectors was developed, optimized, and involved conventional photolithography techniques to define the physical size of the devices (followed by wet etching) as well as metallic film deposition to obtain ohmic contacts . Several characterization techniques were developed and installed to determine the wavelength of operation, the responsivity, the intrinsic noise and the dark current of the QWIPs manufactured in our laboratory. When this PhD project started, none of the characterization techniques was available in the lab. A complete set of experimental data was achieved by measuring the absorption coefficient and the spectral response by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the photocurrent using a blackbody, the dark current using I-V curves, and the noise with a spectrum analyzer. The measurements were performed as a function of the bias voltage at different temperatures. Several QWIPs samples were grown for absorption in the atmospheric windows from 3m to 5m and from 8m to 12m. The absorption curve of each sample was measured, and full characterization was performed on two QWIPs, in the region of 8m to 12m. The best results were obtained in a QWIP with peak absorption at 9.3m, which showed a detectivity of 5×1010 cm.Hz1/2/W at 10K and 4×109 cm.Hz1/2/W at 70K.

Nesse trabalho utilizamos um modelo analítico para avaliar o desempenho de estruturas semicondutoras contendo pontos quânticos que servem de base para a fabricação de fotodetectores que operam na faixa do infravermelho. O desempenho desses dispositivos foram avaliados através da corrente no escuro e da detectividade. Os trabalhos existentes na literatura, baseados neste modelo, não consideram a de­ pendência da estrutura eletrônica do ponto quântico com suas dimensões. Desta forma, neste trabalho, analisamos o comportamento da corrente no escuro e da de­tectividade em função de vários parâmetros que definem a estrutura da amostra, levando em consideração as dimensões dos QDs. Nossos resultados mostraram quais parâmetros devemos ajustar para fazer fotodetectores: (1) que contenham a maior densidade de QDs com dimensões compatíveis com a energia de ionização desejada; (2) que maximizam o desempenho do dispositivo e (3) minimizam o ruído do mesmo. / In this work we used an analytical model to calculate the dark current and the detectivity of infrared photodetectors based on InAs quantum dots semiconductor heterostructures. The existing works reported in the literature based on this analytical model do not take into account the electronic structure of the QD in the calculations. In this way, in the present work, we took into account the QD dimensions when we analized the dependence of the dark current and the detectivity on the parameters which define the sample structure. Our findings show which parameters must be adjusted in order to obtain photodetectors with: (1) the larger density of QDs with dimensions compatible with the wanted ionization energy; (2) that maximize the performance; (3) and that minimize the noise of the devices.

Nesse trabalho utilizamos um modelo analítico para avaliar o desempenho de estruturas semicondutoras contendo pontos quânticos que servem de base para a fabricação de fotodetectores que operam na faixa do infravermelho. O desempenho desses dispositivos foram avaliados através da corrente no escuro e da detectividade. Os trabalhos existentes na literatura, baseados neste modelo, não consideram a de­ pendência da estrutura eletrônica do ponto quântico com suas dimensões. Desta forma, neste trabalho, analisamos o comportamento da corrente no escuro e da de­tectividade em função de vários parâmetros que definem a estrutura da amostra, levando em consideração as dimensões dos QDs. Nossos resultados mostraram quais parâmetros devemos ajustar para fazer fotodetectores: (1) que contenham a maior densidade de QDs com dimensões compatíveis com a energia de ionização desejada; (2) que maximizam o desempenho do dispositivo e (3) minimizam o ruído do mesmo. / In this work we used an analytical model to calculate the dark current and the detectivity of infrared photodetectors based on InAs quantum dots semiconductor heterostructures. The existing works reported in the literature based on this analytical model do not take into account the electronic structure of the QD in the calculations. In this way, in the present work, we took into account the QD dimensions when we analized the dependence of the dark current and the detectivity on the parameters which define the sample structure. Our findings show which parameters must be adjusted in order to obtain photodetectors with: (1) the larger density of QDs with dimensions compatible with the wanted ionization energy; (2) that maximize the performance; (3) and that minimize the noise of the devices.

[pt] As tecnologias envolvendo detectores de infravermelho são consideradas de emprego dual, ou seja, podem ser empregadas tanto no meio civil quanto no militar. No meio civil, tais detectores podem ser utilizados como meio auxiliar na formulação de diagnósticos médicos, em inspeções de rotina nas indústrias, no controle de pragas da agricultura etc.. E no meio militar os equipamentos envolvendo detectores de infravermelho (visão noturna) são comumente empregados em situações táticas, com o objetivo de se obter uma situação de vantagem sobre o inimigo. Esta dissertação teve por objetivo avaliar de forma sistemática o desempenho de detectores de infravermelho baseados na heteroestrutura de poços quânticos múltiplos de InGaAs/InAlAs ao se variar a densidade do elemento dopante (silício) no poço. Em um reator do tipo MOVPE foi realizado o crescimento epitaxial das heteroestruturas que foram caracterizadas de acordo com as técnicas de difração de raios X, efeito Hall, fotoluminescência e absorção. Em seguida, elas foram processadas, tomando forma de dispositivo. A partir da caracterização do dispositivo final, com base nas principais figuras de mérito de um fotodetector (corrente de escuro, fotocorrente, responsividade e detectividade), foi possível obter conclusões importantes a respeito da influência da dopagem em poços quânticos no desempenho de fotodetectores do tipo QWIPs (Quantum Well Infrared Photodetectors). / [en] Infrared detectors are considered of dual employment technologies, ie they can be employed both in the civilian and military environment. With respect to the civilian environment, such detectors can be used, among other applications, as an auxiliary device in the formulation of medical diagnoses, on the routine inspection in industries, in pests control in agriculture and so on. Military applications involving infrared detectors (night vision) are commonly tactical situations, when they are employed in order to get an advantage over the enemy. The main motivation of the present work is the systematical evaluation of the performance of infrared detectors based on the multiple quantum wells heterostructure of InGaAs /InAlAs, varying the density of the doping element (silicon) into the well. The epitaxial growth of the heterostructures was performed in a MOVPE reactor. Afterwards, they were characterized in accordance with X-ray diffraction, Hall effect, photoluminescence and absorption techniques. Finally, they were processed, achieving a devices form. Based on the characterization of the final device, that took into consideration the key figures of merit of a photodetector (dark current, photocurrent, responsivity and detectivity), it was possible to obtain important conclusions about the quantum well doping effects on the QWIPs (Quantum Well Infrared Photodetectors) performance.

[pt] Pontos quânticos (PQs) auto-organizáveis de InAs sobre InP, InGaAs, InGaAlAs utilizando-se substratos de InP foram crescidos pela deposição química de metal-orgânicos (MOCVD) e foram investigadas para fotodetectores. Para PQs de InAs crescidos sobre diferentes substratos de InP, têm-se que a presença de discordâncias é responsável pelo aumento na densidade planar dos PQs. O espectro de fotoluminescência (FL) das estruturas de InP/InxGa1-xAs/InAs/InP, com diferentes composições da camada ternária. Medidas com microscopia de força atômica (AFM) mostraram que os PQs mais altos são obtidos quando os mesmos são crescidos sobre uma camada de InxGa1-xAs com um descasamento de 1000ppm, e a altura decresce com o descasamento a partir deste valor. O espectro de FL dos PQs mostrou uma banda assimétrica, a qual envolve transições entre os níveis de energia dos PQs e pode ser decomposta em dois picos. Pico de energia mais alta desta banda foi observado para a amostra com PQs crescidos sobre uma camada de InxGa1-xAs casada e o pico foi deslocado para energias mais baixas para amostras tensionadas. Estruturas diferentes de PQ de InAs crescidas sobre uma camada de InGaAlAs casada com InP foram investigadas. Picos de fotocorrente extremamente estreitos foram observados, demonstrando um excelente potencial para sintonização estreita de comprimentos de onda. Foram desenvolvidas estruturas para detectar radiação superior à 10μm. Medidas de absorção mostrando uma dependência com a polarização mostraram eu as estruturas tem um confinamento total e são apropriadas para detecção sintonizável de radiação por incidência normal. / [en] Self-assembled InAs quantum dots (QD) over an InP, InGaAs, InGaAlAs on InP substrates were grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) and were investigated for quantum dot infrared photodetectors. For InAs QD over an InP buffer on different InP substrates. The results indicate that the presence of dislocations were responsible for the increase in the QD density. Photoluminescence (PL) spectra of InP/InxGa1-xAs/InAs/InP dot-in-a-well structures, with different compositions of the ternary layer. Measurements with atomic force microscopy showed that the largest QD height is obtained when the InAs QDs are grown on the InxGa1-xAs layer with a mismatch of 1000ppm, and the height decreases as the mismatch departs from this value. PL spectra of the QDs showed an asymmetric band, which involves transitions between dot energy levels and can be deconvoluted into two peaks. The highest energy PL peak of this band was observed for the sample with the QDs grown on top of the lattice-matched InxGa1-xAs and it shifted to lower energies for strained samples as the degree of mismatch increased. Different InAs quantum dot structures grown on InGaAlAs lattice matched to InP. Extremely narrow photocurrent peaks were observed, demonstrating great potential for fine wavelenght selection. Structures which can detect radiation beyond 10ìm were developed. Polarization dependence measurements showed that the structures have a zero- dimensional character and are suitable for detection of normal incidence light.

Neste trabalho, foram estudados os modelos mais comuns para a descrição da corrente de escuro em fotodetectores baseados em poços quânticos (QWIPs). Foram também realizadas as alterações necessárias para tornar estes modelos independentes de ajustes experimentais, possibilitando assim a otimização dos dispositivos antes de sua fabricação. Estas simulações foram comparadas com os dados experimentais de amostras desenvolvidas em nosso laboratório para avaliar a qualidade do sistema de aquisição de curvas I x V recém-instalado, bem como dos dispositivos desenvolvidos. Analisando os resultados experimentais e teóricos, foi possível ainda identificar os diferentes regimes de transporte em cada temperatura e tensão aplicada. / In this work, we analyzed the most common models of the literature aiming to describe the dark current in quantum well based photodetectors (QWIPs), making the necessary changes to make them independent of experimental data, and enabling thus the optimization of the devices before they are fabricated. These simulations were compared to experimental data of sample grown in our laboratory to evaluate the quality of the I-V curve acquisition system recently installed, as well as the performance of the new devices being produced. By analyzing the experimental and theoretical results, it was still possible to identify the different transport regimes at each temperature and applied voltage.

Neste trabalho, foram estudados os modelos mais comuns para a descrição da corrente de escuro em fotodetectores baseados em poços quânticos (QWIPs). Foram também realizadas as alterações necessárias para tornar estes modelos independentes de ajustes experimentais, possibilitando assim a otimização dos dispositivos antes de sua fabricação. Estas simulações foram comparadas com os dados experimentais de amostras desenvolvidas em nosso laboratório para avaliar a qualidade do sistema de aquisição de curvas I x V recém-instalado, bem como dos dispositivos desenvolvidos. Analisando os resultados experimentais e teóricos, foi possível ainda identificar os diferentes regimes de transporte em cada temperatura e tensão aplicada. / In this work, we analyzed the most common models of the literature aiming to describe the dark current in quantum well based photodetectors (QWIPs), making the necessary changes to make them independent of experimental data, and enabling thus the optimization of the devices before they are fabricated. These simulations were compared to experimental data of sample grown in our laboratory to evaluate the quality of the I-V curve acquisition system recently installed, as well as the performance of the new devices being produced. By analyzing the experimental and theoretical results, it was still possible to identify the different transport regimes at each temperature and applied voltage.

Neste trabalho, realizamos medidas sistemáticas dos efeitos Hall e Shubnikov-de Haas em função do tempo de iluminação das amostras a fim de investigar as propriedades de transporte elétrico de um gás bidimensional de elétrons (2DEG) confinado num poço-quântico de GaAs/InGaAs próximo a pontos-quânticos de InAs introduzidos na barreira superior do poço-quântico (GaAs). Nós não observamos qualquer degradação expressiva da mobilidade eletrônica devido a inserção deles na heteroestrutura. Contudo, observamos diferentes variações das mobilidades quânticas de amostra para amostra, as quais atribuimos ao acúmulo da tensão mecânica na camada de InAs. O comportamento das mobilidades quânticas e de transporte são discutidas no contexto da modulação local dos perfís das bandas de condução e de valência pela camada de InAs. / In this work, systematic Shubnikov-de Haas and Hall measurements as a function of the sample illumination time were used to investigate the transport properties of a two-dimensional electron gas (2DEG) confined in GaAs/InGaAs quantum wells and close to InAs quantum-dots placed in the GaAs top barrier. We did not observe any expressive degradation of the electronic mobility due to the insertion of them in the heterostructure. However, we observed a different change of the quantum mobility of the occupied subbands from sample to sample, which was attributed to the accumulation of mechanical strain in the InAs layer. The behavior of the quantum and transport mobilities are discussed in the context of the local modulation of the band edges by the InAs layer.