PEREIRA, Teldo Anderson da Silva. Confinamento Dielétrico versus Quântico em Nanoestruturas. 2006. 137 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-25T21:45:34Z No. of bitstreams: 1 2006_tese_taspereira.pdf: 3894754 bytes, checksum: 2e9951004b11597cd5073b0486667ca0 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-27T18:55:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_tese_taspereira.pdf: 3894754 bytes, checksum: 2e9951004b11597cd5073b0486667ca0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-27T18:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_tese_taspereira.pdf: 3894754 bytes, checksum: 2e9951004b11597cd5073b0486667ca0 (MD5) Previous issue date: 2006 / Esse trabalho tem por objetivo estudar sistemas quânticos de baixa dimensionalidade do tipo poços quânticos GaN/HfO2 e Si/High-k. Investigamos propriedades eletrônicas, ópticas e estados de impurezas em poços quânticos GaN/HfO2, levando em consideração efeito de cargas imagem devido à descontinuidade das constantes dielétricas dos materiais do poço e da barreira destas estruturas. Primeiramente estudamos os efeitos do potencial imagem de auto-energia sobre as propriedades ópticas e eletrônicas de poços quânticos abruptos e não abruptos. Nossos resultados mostram que o efeito do potencial imagem de auto-energia modica fortemente as estruturas eletrônicas de poços quânticos, podendo variar a energia de recombinação dos portadores em até 100 meV. Além disso, o modelo ideal de poços quânticos não é válido para algumas estruturas com a constante dielétrica do poço menor que a constante dielétrica da barreira, devido ao confinamento de portadores na região da interface. A energia de ligação e a energia total do exciton são estudadas em poços quânticos abruptos com a constante dielétrica do poço menor e maior que a constante dielétrica da barreira, dando ênfase a efeitos causados por cargas imagem: potencial de auto-energia e interação do elétron (buraco) com as imagens do buraco (elétron). Os resultados mostram que, considerando os parâmetros dos materiais usados neste trabalho, modelos simples (que não consideram efeito de cargas imagem) para cálculos de excitons são inadequados para estudar sistemas com a constante dielétrica do poço menor que a constante dielétrica da barreira, visto que modelos mais precisos (que incluem todas as contribuições devido às cargas imagem) apresentam resultados com diferenças significativas, em torno de 80 meV, entre modelos simples e modelos mais precisos. Finalmente, estudamos a interação entre elétron-impureza em poços quânticos GaN/HfO2 abruptos. Os cálculos consideram simultaneamente todas as contribuições de energias causadas pela diferença entre as constantes dielétricas de GaN (= 9.5) e HfO2 (= 25). Os resultados mostram que, considerando os parâmetros dos materiais usados neste trabalho, à medida que a posição da impureza afasta-se do centro do poço, no sentido positivo do eixo z, a função de onda do elétron é atraída no mesmo sentido de deslocamento da impureza. A intensidade da atração diminui quando a posição da impureza afasta-se da interface, no sentido positivo de z, dentro da região da barreira quântica.

Orientador: Jose A. Brum / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-21T20:29:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_IvanFerreirada_D.pdf: 1325246 bytes, checksum: cab961be6b890d000db884c957ca936d (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O sistema estudado nesta tese consiste em um poço quântico de semicondutor submetido a um campo magnético aplicado paralelo ao plano do poço. Neste sistema é excitado primeiramente um exciton. É feito um estudo do problema de dois corpos interagentes por força coulombiana sujeitos ao poço quadrado e ao campo magnético no-plano, onde se obtém, pela primeira vez, a dependência da energia do estado fundamental do exciton com o campo e com a largura e a altura do poço. A transição do exciton tridimensional ao exciton bidimensional também é estudada para poços profundos e rasos. Na segunda parte, o exciton é substituído por uma impureza hidrogenóide colocada no centro do poço de potencial na aproximação parabólica. Para este caso é feito um estudo numérico dos níveis excitados perto do contínuo de energia, onde é esperada uma dinâmica clássica caótica para a impureza hidrogenóide que teve sua simetria quebrada pelo poço e pelo campo / Abstract: We investigate a semiconductor quantum well subject to a magnetic field applied parallel to the plane of the well. In this system we first studied an exciton. The two body problem with two interacting particules were subjected to a square quantum well and an inplane magnetic field, in which we obtained, for the first time, the dependence of the excitonic ground state energy with the field and the width and height of the well. The transition from 3-dirnensional to 2-dirnensional magneto exciton was also studied for shallow and deep quantum wells. In the second part, the exciton was replaced by a hydrogenic impurity in the center of a parabolic quantum well. For this case a numerical study was performed for the excited energy states close to the ionization threshold, where a classic chaotic behavior for the hydrogenic impurity was expected to arise from the broken symmetry by the well and the field / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Jose Antonio Brum / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-22T05:04:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Triques_AdrianaLuciaCerri_D.pdf: 2598891 bytes, checksum: 611af9202deadd81be8570239709cfdf (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Nesta tese, estudamos a relaxação de spin de excitons em poços quânticos de semicondutores. Iniciamos o estudo com um cálculo da dispersão do centro-de-massa do exciton no plano do poço quântico, incluindo o acoplamento entre as bandas de buraco leve e pesado no Hamiltoniano de Luttinger. Estudamos a mistura de estados de spin decorrente do acoplamento entre os excitons, discutindo a importância do acoplamento na relaxação de spin do exciton. Na seqüência, estudamos a relaxação de spin através da medida da polarização da fotoluminescência em poços quânticos de semicondutores. Utilizamos as técnicas de fotoluminescência e a fotoluminescência de excitação com luz circularmente polarizada, nos modos contínuo e resolvido no tempo. Neste trabalho, abordamos duas situações físicas. Na primeira situação, investigamos uma amostra onde a localização excitônica é forte, e a relaxação de spin é completamente determinada pela dinâmica dos excitons localizados. Os resultados mostraram que a localização do exciton leva a uma relaxação do spin excitônico lenta. Na segunda situação, estudamos estados excitados na presença de um gás de elétrons. Na amostra estudada, o nível de Fermi se encontra pouco acima da segunda subbanda de condução. Os resultados evidenciaram uma conservação do spin dos elétrons com energias próximas à do nível de Fermi, a despeito da presença do gás de elétrons no sistema / Abstract: We study the exciton spin relaxation in semiconductor quantum wells. First, we calculate the exciton in-plane center-of-mass dispersion within the Luttinger Hamiltonian approximation. We study the coupling among the different exciton spins and discuss its importance in the exciton-spin relaxation. Next, we study experimentally the spin relaxation in semiconductor quantum wells through measurements of photoluminescence polarization. We perform both continuous-wave and time-resolved circularly-polarized photoluminescence and photoluminescence excitation. We treat two different systems. In the first one, we investigate a sample that exibits a strong exciton localization. The excitonic spin relaxation is dominated by the localized exciton dynamics, which induces a slow spin-relaxation process. In the second system, we study excited states in the presence of a high- density electron gas. The Fermi leveI is just above the second conduction subband. The results show that the photo-created electrons near the Fermi level conserve their spin despite the presence of the electron gas / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientadores: Luiz E. Oliveira, M. de Dios-Leyva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-22T04:23:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PerezMerchancano_ServioTulio_D.pdf: 2348589 bytes, checksum: ae727ee40cc6b5123f86d39a02a306a2 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Neste trabalho calculamos as energias de ligação de impurezas rasas aceitadoras num fio quântico cilíndrico de GaAs-(Ga, Al)As em função do raio do fio e a posição da impureza. Estas energias de ligação foram estudadas usando a aproximação da massa efetiva e o método variacional. Aqui se usou um poço de confinamento finito com uma profundidade determinada pela descontinuidade da banda proibida no fio quântico e no meio que o rodeia. Encontrou-se que a energia de ligação se incrementa quando o raio do fio diminui indo para valores característicos do material em bloco quando o raio do fio é muito pequeno ou muito grande. Nossos resultados estão em boa concordância com os resultados teóricos obtidos em fios quânticos de seção transversal retangular . Processos de recombinação radiativa em fios quânticos de GaAs-(Ga, Al)As excitados por um feixe laser de onda contínua num experimento de fotoluminescência em condições quase-estacioárias também são calculados. Trabalhamos na aproximação da massa efetiva e o modelo de banda parabólica com o fim de descrever elétrons e buracos. No estado estacionário, estudamos a absorção interbanda e alguns mecanismos de recombinação tais como a recombinação de elétrons com buracos livres e com buracos ligados a aceitadores, densidade de portadores e tempos de recombinação em função da intensidade do laser. No caso de um fio quântico dopado mostramos que a presença de aceitadores modifica substancialmente a dependência das quantidades anteriores em função da intensidade do laser. Finalmente, consideramos os efeitos de armadilhas e impurezas rasas aceitadoras num processo de fotoluminescência "continuous wave" ( cw ) no estado estacionário de um fio quântico à temperatura ambiente. A análise se baseia num cálculo quântico das taxas de transição de recombinação radiativa e num tratamento fenomenológico das taxas de recombinação não radiativa. Estudamos também a dependência dos tempos de vida das recombinações , das eficiências de recombinação e a intensidade da fotoluminescência integrada em função da intensidade do feixe de laser . Em conclusão, mostramos que os efeitos de impurezas e armadilhas são muito importantes no entendimento quantitativo da fotoluminescência à temperatura ambiente.________________________ * Parte do trabalho de processos de recombinação que incluem impurezas rasas (capítulo 4) já foi publicada em Phys. Rev. B 53, 12985 (1996) e parte do trabalho dos processos de recombinação com impurezas rasas e armadilhas foi apresentada na 10th International Conference on Lumines- cence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter, Prague, 18-23 August 1996 (J. of Luminesc.-submetida para publicação ); uma descrição mais completa foi submetida para publicação no J. Appl. Phys / Abstract: In this work we calculated the binding energies of shallow acceptor impurities in finite cylindrical GaAs-( Ga, Al)As quantum-well wires as functions of the well radii and the impurity position using the effective-mass approximation and a variational procedure. We used a confinement potencial well with the depth depending on the discontinuity gap between the quantum-well wire and the cladding. The binding energies increase when the radii of the quantum-well wire decrease tending to characteristic values of the bulk material, when the radii are small or big. Our results for the binding energies are in good agreement with other theoretical results in quantum-well wires of rectangular cross-sectional area. Radiative recombinations processes in quantum-well wires, excited by a continuous-wave laser in a photoluminescence experiment under quasistationary excitation conditions, are calculated. We work within the effective-mass approximation and the parabolic-band model for describing both electrons and holes, and consider, in the steady state, the interband absorption, and some radiative recombination mechanisms, such as recombination of electrons with free holes and with holes bound at acceptors, and carrier densities as functions of the laser intensity. For doped quantum-well wires, it is shown that the presence of acceptors susbstantially modifies the dependence of the above quantities on the laser intensity. Finally, we have considered the effects of traps and shallow acceptors on the continuous-wave steady-state photoluminescence of quantum-well wires at room temperature. The analysis is based on a quantum-mechanical calculation of the transition rates of radiative recombinations, and on a phenomenological treatment of the nonradiative recombination rates. We have studied the laser-intensity dependence of recombination life times, of various recombination efficiences and of the integrated photoluminescence intensity. In conclusion, trap and impurity effects are show to be very important in a quantitative understanding of the steady-state photoluminescence of quantum-well wires / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Fernando Cerdeira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-22T10:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_AlessandraAbdala_M.pdf: 2420247 bytes, checksum: 1f68c8e7b19869d0ced04ba2896b96fb (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Crescimento de poços quânticos em substratos com orientação ao longo de direções não simétricas [11N], N ¹ 1, é às vezes usado na fabricação de fios quânticos. A anisotropia nas propriedades ópticas (refletividade, absorção, fotoluminescência, etc) para luz polarizada ao longo e perpendicular ao fio quântico foi proposta como um indicador quantitativo do grau de confinamento lateral nessas estruturas. Aqui nós estudamos a refletividade modulada de poços quânticos de In0.2Ga0.8As crescidos por MBE em substratos [113] de GaAs. Fortes anisotropias são encontradas, apesar da ausência de corrugação ou da formação de fios quânticos em nossas amostras. O grau de anisotropia é fortemente dependente da largura dos poços 2D. Analisando nossos resultados sob o ponto de vista de estudos teóricos já existentes, concluímos que a formação de fios quânticos não é necessária para a aparição de anisotropia óptica e, como conseqüência, essa anisotropia óptica não pode ser usada como um indicador de confinamento lateral, a menos que o eixo de crescimento seja escolhido ao longo de uma direção de simetria, como por exemplo [001] ou [111] / Abstract: Growth of Quantum Wells on substrates with non-symmetric orientations [11N], N ¹ 1, is sometimes used in the fabrication of quantum wires. The anisotropy in the optical properties (Reflectivity, absorption, photoluminescence, etc) for light polarized along or perpendicular to the quantum wire has been proposed as a quantitative indicator of the degree of lateral confinement in these structures. Here we study the modulated reflectivity of non-corrugated In0.2Ga0.8As quantum wells grown by MBE on [113] GaAs substrates. Strong anisotropy¿s are found, in spite of the absence of corrugation or quantum wire formation in our samples. The degree of this anisotropy is strongly dependent on the width of the 2D quantum wells. Analyzing our results in the light of previously existing theoretical studies we conclude that the formation of quantum wires is not necessary for the appearance of these optical anisotropy¿s and, consequently, that this anisotropy cannot be used as an indicator of lateral confinement, unless the growth axis is chosen along a symmetry direction such as [001] or [111] / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Maria J. S. P. Brasil / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-20T17:31:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marquezini_MariaValeria_D.pdf: 2594753 bytes, checksum: 8180d244fa4b858beb2c69cb8839eab6 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Este trabalho foi centrado no estudo das propriedades ópticas de heteroestruturas quânticas com características especiais relativas às rugosidades das interfaces. Estas estruturas apresentam "ilhas", obtidas a partir de poços quânticos (QWs) de InAs/lnP e "fios quânticos" (QWWs), obtidos a partir de poços de InGaAsP/lnP. As técnicas experimentais utilizadas foram fotoluminescência (PL), fotoluminescência de excitação (PLE) , magneto-óptica (MO) e fotoluminescência resolvida no tempo (PLRT). Estudamos amostras de InAs/lnP combinando informação de PL, PLE, PLRT e MO. Investigamos a dinâmica de excitons nas ilhas de InAs com uma análise via equações de taxa. Mostramos evidências de i) localização de excitons a baixas temperaturas devido a flutuações locais de potencial geradas por rugosidades das interfaces; ii) ativação térmica de excitons livres e iii) transferência parcial dos excitons livres para ilhas de maior espessura. Estudamos amostras de InGaAsP, cuja estrutura apresenta um poço quântico com espessura modulada, empregando as técnicas de PL e MO. O espectro de PL apresenta duas linhas de emissão, sendo a de maior energia atribuída a um estado estendido, tipo QW, e a de menor energia atribuída a um estado localizado na região mais espessa, tipo QWW. O confinamento lateral na região mais espessa foi investigado analisando a anisotropia dos desvios diamagnéticos apresentados pelas diferentes bandas de PL. Estes estudos mostram fortes evidências de confinamento lateral do estado fundamental da estrutura / Abstract: Not informed. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Os princípios básicos de detecção de radiação na faixa do infravermelho e o funcionamento geral de dispositivos fotodetectores QWIPs (Quantum Well Infrared Photodetectors) são apresentados, juntamente com uma descrição geral de modelos de cálculo de corrente de escuro existentes na literatura. A corrente de escuro é a corrente medida em um QWIP na situação em que não há fótons incidentes no dispositivo. A magnitude de tal corrente é um importante parâmetro de caracterização, uma vez que influencia diretamente na detectividade do dispositivo. Neste trabalho, é apresentado um modelo adequado ao cálculo da corrente de escuro em dispositivos QWIPs operando a temperaturas nas quais o mecanismo dominante de geração de portadores é a excitação térmica, em um regime denominado termiônico. O modelo proposto, denominado ETBM (Ehrenfest Theorem Based Model), apresenta como principal vantagem a não dependência com parâmetros empíricos tipicamente utilizados na literatura, tais como: mobilidade, velocidade de saturação, probabilidade de captura, dentre outros. O equacionamento geral do modelo é obtido por meio de dois formalismos distintos. No primeiro, o operador quântico de momento linear é utilizado para obter a velocidade de portadores acima das barreiras, e no segundo, utiliza-se uma descrição quântica utilizando o operador densidade de corrente. As funções de onda são calculadas considerando aproximação de não-parabolicidade e energias de gap dependentes de temperatura. Os resultados teóricos são comparados a dados experimentais de amostras QWIPs com perfis convencionais e não-convencionais constituídos de InAlAs/InGaAs e AlGaAs/GaAs, verificando-se um bom acordo entre os resultados teóricos e as curvas experimentais. Um exemplo de projeto de QWIP não-convencional, com foco somente no cálculo da corrente de escuro, é elaborado com o auxílio do ETBM. Os resultados teóricos da amostra projetada indicam redução da corrente de escuro e aumento da seletividade em relação a um QWIP de perfil convencional.

Orientadores: Gerald Weber, Luiz E. Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-25T01:45:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlcaldeMilla_AugustoMiguel_D.pdf: 3979216 bytes, checksum: 9a6b495e648cdb87d7a6e81c9a83b356 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A interação entre elétrons e fônons é um importante ingrediente para qualquer discussão realista das propriedades ópticas em sistemas de dimensão reduzida. É também relevante para determinar a dinâmica de portadores em dispositivos semicondutores e para o estudo das transições radiativas em dispositivos fotônicos. Adicionalmente, existe muito interesse nos possíveis mecanismos de termalização de portadores fora do equilíbrio. Em pontos quânticos e outras nanoestruturas semicondutoras, os níveis eletrônicos e os modos vibracionais possuem um caráter discreto devido ao confinamento das três dimensões. O espectro de fônons em pontos quânticos consiste de modos confinados e modos de superfície associados às interfaces. O modelo macroscópico continuo é usado para determinar as hamiltonianas e os autovalores dos modos vibracionais. Os termos de acoplamento elétron-fônons são também determinados a partir de esta teoria. Medidas de espalhamento Raman corroboram a validade dos modelos contínuos e o caráter discreto dos modos vibracionais. Nesta tese revisamos alguns aspectos dos processos de relaxação em pontos e poços quânticos semicondutores. Discutimos os principais problemas associados ao cálculo de relaxação de portadores principalmente em pontos quânticos, tais como: (i) O comportamento quase atômico dos níveis eletrônicos. (ii) As dificuldades na descrição da densidade de estados. (iii) O caráter discreto dos modos vibracionais. (iv) A possível aparição de osciladores de Rabi. (v) O efeito phonon bottleneck. Nossos cálculos incluem efeitos de alargamento homogêneo nos níveis eletrônicos e não-homogêneos e estudamos processos de relaxação via modos ópticos e acústicos. Em particular, mostramos que a inclusão destes efeitos produzem significativas mudanças nas taxas de transição quando comparadas com taxas obtidas a partir da suposição de níveis absolutamente discretos. Para poços quânticos, calculamos taxas de transição intra e intersub-banda com contribuições de modos confinados e de interface em sistemas com forte não-parabolicidade. Observamos que as taxas de transição intra e intersub-banda em geral aumentam, exepto em algumas situações de confinamento fraco. Os efeitos da não-parabolicidade são mais importantes para transições que envolvem níveis altos de energia. Nosso trabalho evidencia a importância da análise da integral de overlap, já que esta quantidade é sensível às mudanças das funções de onda eletrônicas e dos potenciais associados com os modos de oscilação presentes em sistemas de baixa dimensionalidade / Abstract: The interaction between electrons and phonons is a very important ingredient for any realistic discussion of optical properties in quantum dosts. It is also fo relevance for determining the carrier dynamics in small, fast semiconductor devices and the study of radiative transitions is of importance for photonic devices. Additionally, there is much interest attached to possible mechanisms of nonequilibrium carrier termalization. In a semiconductor quantum dot and other nanostructures not only the electron levels by also the lattice vibration modes become descrete due to the three dimensional confinement. It has been found that the LO - phonon spectrum consists of confined modes and surface modes, which are associated with the interfaces. The dielectric continuum approximation is used to derive expressions of the eigenfuncitons corresponding to the confined - LO phonon modes and surface modes and obtained the coupling Hamiltonian for these modes. Recent resonant Raman scattering measurements confirmed the confined character of the phonon structure. In this work we revise the current issues on carrier relaxation in simiconductor quantum dots and quantum wells. We discuss the common theoretical problems addressed for the calculations of carrier relaxations in quantum dots, such as: the question of atomic - like discrete energy level, the so - called phonon bottleneck problem in quantum dots, the discreteness of phonon modes versus phonon bulk-like dispersion. In particular we will demonstrate that the "phonon bottleneck" removed by considering level broadening, i. e., by not considering the levels as atomic - like. Particulary, we showed that effects of inhomogeneous broadening due to quantum dot size distribution are also considered, and are shown to modify considerably the relaxation rates. For quantum wells, we have calculated the scattering rates for intrasubband and intersubband transitions due to electron - confined and interface - phonon interaction in quantum wells with strong subband nonparabolicity. We find that for intra and intersubband transitions the scattering rates are in general increased, except in some situations of low confinement. In particular for higher subbands and larger electron confinement the nonparabolicity effects becomes more important. We put into evidence that it is important to pay attention to the analysis of the overlap integral, since this parameter is not only sensitive to the variations of the electronic wave functions, but also to the electrostatic potential generated by the several phonon modes present in low dimensional systems / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Carlos Lenz Cesar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-20T16:55:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_CarlosRobertoMendesde_D.pdf: 3054666 bytes, checksum: 36600d9d6ed62c8a18e33e437f51bea0 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

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.