Tese de mestrado integrado. Engenharia Eletrotécnia e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2013

Este trabalho apresenta as variações das propriedades ópticas e elétricas do ITO (Oxido de índio dopado com Estanho) por bombardeamento iônico. Os bombardeamentos foram realizados com íons Ar+ com perfil único e com perfil de plateau. Em seguida, foram realizadas as caracterizações elétricas pelo método de quatro pontas de Van der Pauw e medidas de transmitância especular e refletância total. As amostras foram recozidas a temperaturas de 200oC, 300°C e 400°C, sendo, após, realizadas as devidas caracterizações elétricas e ópticas novamente. A resistência de folha do ITO aumentou de 12,7í2/d (amostra não bombardeada) até 300Í7/D para a amostra implantada com a maior dose (1 x 1017/cm2). Este aumento é devido à diminuição da mobilidade em mais de 10 vezes. Para doses baixas (até 1 x 1013/cm2) o bombardeamento está criando portadores do tipo n devido à formação de vacâncias de oxigênio. Para doses maiores, a concentração dos portadores começa a diminuir devido á remoção dos átomos de Sn dos sítios e ao armadilhamento em níveis profundos dos portadores livres. Nas mecUdas ópticas, foi constatado que todas as doses de bombardeamento diminuem a transmitância do ITO. Para as amostras de perfil único e doses de bombardeamento de até 1 x IO15/cm2, a temperatura de recozimento de 400oC é suficiente para quase recuperar as características elétricas e ópticas iniciais das amostras. As correspondentes larguras da banda proibida foram medidas e verificada a validade do Efeito de Burnstein-Moss nas amostras submetidas à implantação. Provamos que no ITO não podemos conseguir isolamento completo e torná-lo isolante elétrico através de bombardeamento com íons, como é possível para vários semiconutores (GaAs, InP, GaN, etc.). Entretanto, a implantação iônica oferece um método de controle das características ópticas e elétricas. Por exemplo, podemos fazer a camada de ITO menos transparente sem mudar significativamente a resistência de folha, o que pode ser necessário em alguns passos tecnológicos. / This work presents the variations of the optical and electrical properties of the ITO (Indium Tin Oxide) by ionic bombardment. The bombardments were dona using Ar+ ioris with one profile and with plateau profile. In the sequence, the electrical characterizations were done by the four point proba technique of Van der Pauw and the specular transmitance and total reflectance were measured. The samples were anealed at 200°C, 300oC, 400°C and the electrical and optical properties were characterized again. The sheet resistence of the ITO has increased from 12,7íl/a (nonbombardad sample) to 300n/D on the sample that was implanted with the biggest dose (1 X 1017/cm2). This rise is due to the mobility reduction in more than 10 times. For lower doses (until 1 x 1013/cm2) the bombardment creates type n carriers because of the oxygen vacation formations. For greater doses, the density of carriers starts to decrease due to the remotion of Sn atoms from the sites and to the trapping at deep leveis of the free carriers. On the optical measurements it was observed that ali the bombardment doses lead the ITO transmitance to deacrease. For the samples of one profile and bombardment doses until 1 x 1015/cm2 the anealing temperature of 400°C is suffient to almost recover the initial eletrical and optical characteristics of the samples. The corresponding forbiden band gap were measured and it was verified the validity of the Burnstein-Moss theory on the implanted samples. We have proved that in the ITO it is not possible either to get complete isolation nor turn ITO eletrical isolating beyond the ion bombardment, as it is possible for various semiconductors (GaAs, InP, GaN, etc.). However, the ionic implantation offers a method of controling the optical and eletrical characteristcs. For example, we can turn the ITO layer less transparent without significantly modififying the sheet resistence, that can be necessary in some technological steps.

Resumo: A detecção eletrônica eficaz de corrente polarizada em spin se mantém um importante desafio na spintrônica com semicondutores. Dentre as estratégias de abordagem desse tema se destaca a utilização da detecção óptica das correntes polarizadas em spin através de dispositivos emissores de luz com estrutura diodo, denominados Spin-LED. De acordo com as regras de seleção ópticas, a eficiência da emissão de luz polarizada nesses dispositivos depende da magnetização do eletrodo ferromagnético injetor ser paralela ao eixo de quantização do poço quântico imerso no diodo formador do dispositivo. Neste trabalho é descrito e discutido o desenvolvimento de um dispositivo emissor de luz na faixa do infravermelho próximo fabricado a partir de uma heteroestrutura semicondutora do tipo GaAs/AlGaAs, cuja operação dispensa a necessidade de aplicação de um campo magnético externo. Isso foi obtido através da otimização do estado remanente de um eletrodo ferromagnético injetor com anisotropia magnética perpendicular. Os eletrodos ferromagnéticos foram desenvolvidos utilizando a técnica de pulverização catódica. Eles consistem de sistemas de multicamadas Co/Ni, Co/Pt e CoFeB/Pt, integrados à heteroestrutura semicondutora através de uma camada de MgO que atua como uma barreira túnel entre o ferromagneto e o semicondutor. Um estudo preliminar foi realizado para obter multicamadas constituídas de bicamadas formadas por Co ou CoFeB e um metal Ni ou Pt, com espessuras x e y, respectivamente, repetidas Z vezes. Esses estudos foram realizados sobre substratos de SiO2 amorfo recobertos por uma camada buffer de Pt de 20 nm de espessura. Para se obter a anisotropia magnética perpendicular foram variadas as espessuras x e y das camadas, bem como o número de repetições Z. A caracterização magnética foi realizada através de microscopia de força magnética, magnetometria de gradiente de força alternante e magnetometria SQUID. Análises de microscopia eletrônica de transmissão em seção transversal foram usadas para calibrar as espessuras e confirmar a modulação química dos depósitos nas multicamadas. Esses resultados experimentais não indicam a formação de ligas nas interfaces. Diversas espessuras da camada buffer e tipos diferentes de substratos foram usados tendo em vista a obtenção de propriedades físicas favoráveis a maior eficiência dos dispositivos Spin-LED. Dispositivos completos foram fabricados usando multicamadas Co/Pt com camadas buffer de Pt de 0,4 e 0,6 nm de espessura. Medidas de eletroluminescência revelaram que dispositivos com camada buffer de Pt com 0,4 nm de espessura apresentam uma emissão com polarização da luz de aproximadamente 1,5 %, com a aplicação de um campo magnético de 500 Oe, à temperatura de 20 K. Os dispositivos com camadas buffer de Pt com espessura de 0,6 nm não apresentaram polarização da luz, provavelmente devido à camada de Pt não estar totalmente polarizada magneticamente. Dispositivos com uma fina camada de Fe de 0,3 nm de espessura entre a camada de MgO e a camada buffer de Pt de 0,6 nm exibiram anisotropia perperpendicular ao plano e apresentam uma polarização da luz de 3,5 % sem a aplicação de campo magnético externo, à temperatura de 20 K, mostrando a possibilidade de se fabricar dispositivos Spin-LED sem a aplicação de um campo magnético externo. Os resultados deste trabalho mostram também que, além dos dispositivos Spin-LED, dispositivos como o VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers) podem ser desenvolvidos, abrindo um leque para outras aplicações tecnológicas.

Este trabalho apresenta as variações das propriedades ópticas e elétricas do ITO (Oxido de índio dopado com Estanho) por bombardeamento iônico. Os bombardeamentos foram realizados com íons Ar+ com perfil único e com perfil de plateau. Em seguida, foram realizadas as caracterizações elétricas pelo método de quatro pontas de Van der Pauw e medidas de transmitância especular e refletância total. As amostras foram recozidas a temperaturas de 200oC, 300°C e 400°C, sendo, após, realizadas as devidas caracterizações elétricas e ópticas novamente. A resistência de folha do ITO aumentou de 12,7í2/d (amostra não bombardeada) até 300Í7/D para a amostra implantada com a maior dose (1 x 1017/cm2). Este aumento é devido à diminuição da mobilidade em mais de 10 vezes. Para doses baixas (até 1 x 1013/cm2) o bombardeamento está criando portadores do tipo n devido à formação de vacâncias de oxigênio. Para doses maiores, a concentração dos portadores começa a diminuir devido á remoção dos átomos de Sn dos sítios e ao armadilhamento em níveis profundos dos portadores livres. Nas mecUdas ópticas, foi constatado que todas as doses de bombardeamento diminuem a transmitância do ITO. Para as amostras de perfil único e doses de bombardeamento de até 1 x IO15/cm2, a temperatura de recozimento de 400oC é suficiente para quase recuperar as características elétricas e ópticas iniciais das amostras. As correspondentes larguras da banda proibida foram medidas e verificada a validade do Efeito de Burnstein-Moss nas amostras submetidas à implantação. Provamos que no ITO não podemos conseguir isolamento completo e torná-lo isolante elétrico através de bombardeamento com íons, como é possível para vários semiconutores (GaAs, InP, GaN, etc.). Entretanto, a implantação iônica oferece um método de controle das características ópticas e elétricas. Por exemplo, podemos fazer a camada de ITO menos transparente sem mudar significativamente a resistência de folha, o que pode ser necessário em alguns passos tecnológicos. / This work presents the variations of the optical and electrical properties of the ITO (Indium Tin Oxide) by ionic bombardment. The bombardments were dona using Ar+ ioris with one profile and with plateau profile. In the sequence, the electrical characterizations were done by the four point proba technique of Van der Pauw and the specular transmitance and total reflectance were measured. The samples were anealed at 200°C, 300oC, 400°C and the electrical and optical properties were characterized again. The sheet resistence of the ITO has increased from 12,7íl/a (nonbombardad sample) to 300n/D on the sample that was implanted with the biggest dose (1 X 1017/cm2). This rise is due to the mobility reduction in more than 10 times. For lower doses (until 1 x 1013/cm2) the bombardment creates type n carriers because of the oxygen vacation formations. For greater doses, the density of carriers starts to decrease due to the remotion of Sn atoms from the sites and to the trapping at deep leveis of the free carriers. On the optical measurements it was observed that ali the bombardment doses lead the ITO transmitance to deacrease. For the samples of one profile and bombardment doses until 1 x 1015/cm2 the anealing temperature of 400°C is suffient to almost recover the initial eletrical and optical characteristics of the samples. The corresponding forbiden band gap were measured and it was verified the validity of the Burnstein-Moss theory on the implanted samples. We have proved that in the ITO it is not possible either to get complete isolation nor turn ITO eletrical isolating beyond the ion bombardment, as it is possible for various semiconductors (GaAs, InP, GaN, etc.). However, the ionic implantation offers a method of controling the optical and eletrical characteristcs. For example, we can turn the ITO layer less transparent without significantly modififying the sheet resistence, that can be necessary in some technological steps.

Este trabalho apresenta as variações das propriedades ópticas e elétricas do ITO (Oxido de índio dopado com Estanho) por bombardeamento iônico. Os bombardeamentos foram realizados com íons Ar+ com perfil único e com perfil de plateau. Em seguida, foram realizadas as caracterizações elétricas pelo método de quatro pontas de Van der Pauw e medidas de transmitância especular e refletância total. As amostras foram recozidas a temperaturas de 200oC, 300°C e 400°C, sendo, após, realizadas as devidas caracterizações elétricas e ópticas novamente. A resistência de folha do ITO aumentou de 12,7í2/d (amostra não bombardeada) até 300Í7/D para a amostra implantada com a maior dose (1 x 1017/cm2). Este aumento é devido à diminuição da mobilidade em mais de 10 vezes. Para doses baixas (até 1 x 1013/cm2) o bombardeamento está criando portadores do tipo n devido à formação de vacâncias de oxigênio. Para doses maiores, a concentração dos portadores começa a diminuir devido á remoção dos átomos de Sn dos sítios e ao armadilhamento em níveis profundos dos portadores livres. Nas mecUdas ópticas, foi constatado que todas as doses de bombardeamento diminuem a transmitância do ITO. Para as amostras de perfil único e doses de bombardeamento de até 1 x IO15/cm2, a temperatura de recozimento de 400oC é suficiente para quase recuperar as características elétricas e ópticas iniciais das amostras. As correspondentes larguras da banda proibida foram medidas e verificada a validade do Efeito de Burnstein-Moss nas amostras submetidas à implantação. Provamos que no ITO não podemos conseguir isolamento completo e torná-lo isolante elétrico através de bombardeamento com íons, como é possível para vários semiconutores (GaAs, InP, GaN, etc.). Entretanto, a implantação iônica oferece um método de controle das características ópticas e elétricas. Por exemplo, podemos fazer a camada de ITO menos transparente sem mudar significativamente a resistência de folha, o que pode ser necessário em alguns passos tecnológicos. / This work presents the variations of the optical and electrical properties of the ITO (Indium Tin Oxide) by ionic bombardment. The bombardments were dona using Ar+ ioris with one profile and with plateau profile. In the sequence, the electrical characterizations were done by the four point proba technique of Van der Pauw and the specular transmitance and total reflectance were measured. The samples were anealed at 200°C, 300oC, 400°C and the electrical and optical properties were characterized again. The sheet resistence of the ITO has increased from 12,7íl/a (nonbombardad sample) to 300n/D on the sample that was implanted with the biggest dose (1 X 1017/cm2). This rise is due to the mobility reduction in more than 10 times. For lower doses (until 1 x 1013/cm2) the bombardment creates type n carriers because of the oxygen vacation formations. For greater doses, the density of carriers starts to decrease due to the remotion of Sn atoms from the sites and to the trapping at deep leveis of the free carriers. On the optical measurements it was observed that ali the bombardment doses lead the ITO transmitance to deacrease. For the samples of one profile and bombardment doses until 1 x 1015/cm2 the anealing temperature of 400°C is suffient to almost recover the initial eletrical and optical characteristics of the samples. The corresponding forbiden band gap were measured and it was verified the validity of the Burnstein-Moss theory on the implanted samples. We have proved that in the ITO it is not possible either to get complete isolation nor turn ITO eletrical isolating beyond the ion bombardment, as it is possible for various semiconductors (GaAs, InP, GaN, etc.). However, the ionic implantation offers a method of controling the optical and eletrical characteristcs. For example, we can turn the ITO layer less transparent without significantly modififying the sheet resistence, that can be necessary in some technological steps.

Orientador: Edison Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T04:48:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_MariaAlice_M.pdf: 3857577 bytes, checksum: 02d422a1c97c183f7204b12135607dc4 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Os materiais com propriedades ópticas não lineares (PONL) de segunda ordem são de grande interesse para aplicações como modulares eletroópticos e conversores de freqüência. Os materiais poliméricos com PONL estão sendo investigados nos últimos anos devido a sua baixa constante dielétrica, alta não linearidade óptica e fácil processabilidade. A não linearidade é induzida nos materiais poliméricos através da dopagem com moléculas orgânicas chamadas cromóforos e posterior orientação molecular destas através da polarização do sistema. Uma importante propriedade para a utilização final destes materiais é a estabilidade temporal da orientação polar dos cromóforos. Neste trabalho o processo de relaxação foi examinado em filmes de policarbonato (PC), poliestireno (OS) e poli (metacrilato de metila) PMMA fisicamente dopados com os cromófors DR1, DO25, MNA, DR13 e DANS. Este estudo foi feito através do decaimento do sinal de birrefrigência. O processo de envelhecimento físico proporciona um aumento na estabilidade temporal devido a um decréscimo no volume livre local, e conseqüentemente uma menor mobilidade na orientação dos cromóforos na matriz polimétrica. A matriz de PMMA apresentou menor estabilidade temporal provavelmente devido a maiormobilidade desta matriz em relação as matrizes de PC e OS. O tamanho da molécula de dopante é um fator que influencia na estabilidade temporal dos sistemas poliméricos. Foi discutida a modelagem dos dados experimentais segundo a equação Kolhrausch- Williams-Watts (KWW) e segundo a equação biexponencial. O melhor ajuste foi obtido através da equação biexponencial / Abstract: Second-order nonlinear opticaI (NLO) materials are of great interest for applications such as electrooptic modulation and frequency conversion. Polymeric second-order NLO materials have been extensively studied in recent years due to their low dielectric constant, large nonlinearity, and ease of processability. NLO properties were created in polymeric materials by doping them with organic chromophores followed by poling the system. Regarding their application, an important property of these materials is the temporal stability of the orientational order of the chromophores. The relaxation process has been studied with poly(methyl methacrylate) (PMMA), polystyrene (PS) and polycarbonate (PC) films physicaIly doped with the organic chromophores DRl, DO25, MNA, DR13 and DANS. This study was carried out by investigating the decayment of the birefringence signal ('delta¿n). A decrease on the locaI free volume and, consequently, a smaller oriented dopant mobility in the polymeric matrix have been attributed to the physicaI aging process of the doped polymeric systems. PMMA polymer bears a smaller time stability than PC and PS probably due to the greater local mobility in this polymeric matrix. The dopant size is likely to influence the time stability of the polymeric systems. The validity of phenomenologicaI Kohlrausch-Williams-Watts (KWW) stretched exponential expression and the biexponential functions is discussed. More satisfactory fits are obtained with the biexponential expression / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Neste trabalho apresentamos um modelo para bandas de energia do HxMoO3 tanto para baixos como para altos valores de x. A densidade ótica do MoO3 hidrogenado é descrita em termos deste modelo, considerando-se as transições intra-bandas e inter-bandas. Verificamos que a densidade ótica calculada está de acordo com os resultados experimentais / In this work we give a model for the energy bands of HxMoO3 for low and high values of x. The optical density of hydrogenated MoO3 is described in terms of this model including both intraband and interband transitions. The calculated optical density is shown to agree with the experimental results

Orientador: Fernando Iikawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T08:29:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Godoy_MarcioPeronFrancode_M.pdf: 1005871 bytes, checksum: d3c091fe4907e20f12f78e9cd519761d (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho, foi projetado e construído um dispositivo,denominado célula de pressão biaxial, onde é possível aplicar tração biaxial em filmes epitaxiais, em particular, semicondutores. Este sistema foi adaptado a um criostato de imersão com bobina supercondutora, que aplica campos de até 15 T, permitindo-nos o estudo de propriedades ópticas, magneto-ópticas e de magneto-transporte, a baixas temperaturas. A tensão máxima obtida foi de aproximadamente 3 kbar em filmes de GaAs. A tração biaxial acarreta mudança na estrutura eletrônica dos materiais, influenciando suas propriedades ópticas e elétricas. A célula de pressão foi utilizada no estudo de dois sistemas: poços quânticos de dopagem modulada GaAs/InGaP, por fotoluminescência, e magneto-éxcitons em InP-bulk, por magneto-fotoluminescência, demonstrando ser uma ferramenta complementar no estudo de filmes semicondutores. Neste trabalho, foi projetado e construído um dispositivo, denominado célula de pressão biaxial, onde é possível aplicar tração biaxial em filmes epitaxiais, em particular, semicondutores. Este sistema foi adaptado a um criostato de imersão com bobina supercondutora, que aplica campos de até 15 T, permitindo-nos o estudo de propriedades ópticas, magneto-ópticas e de magneto-transporte, a baixas temperaturas. A tensão máxima obtida foi de aproximadamente 3 kbar em filmes de GaAs. A tração biaxial acarreta mudança na estrutura eletrônica dos materiais, influenciando suas propriedades ópticas e elétricas. A célula de pressão foi utilizada no estudo de dois sistemas: poços quânticos de dopagem modulada GaAs/InGaP, por fotoluminescência, e magneto-éxcitons em InP-bulk, por magneto-fotoluminescência, demonstrando ser uma ferramenta complementar no estudo de filmes semicondutores / Abstract: We had developed an apparatus, a biaxial pressure cell, which applies biaxial tensile strain in epitaxials semiconductor films. This system was customized to an immersion superconductor magneto-cryostat, which applies magnetic fields up to 15 T. It is a powerfull tool to the study the optical, magneto-optical and magneto-transport properties in the presence of a biaxial strain at low temperatures. The maximum tensile strain obtained was 3 kbar on GaAs films. This biaxial tensile strain is enough to change the electronic structure of materials, influencing its optical and transport properties. The pressure cell was used for studying modulation-doped GaAs/InGaP quantum wells by photoluminescence and magneto-excitons in InP-bulk by magneto-photoluminescence. It has been demonstrated that this pressure cell is an important tool to study the properties of semiconductors films / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Fernando Iikawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:39:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_PauloFreitas_M.pdf: 1146621 bytes, checksum: b7f76e8d642550fddb547a7ed86d00e3 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Estudamos a influência de uma pressão biaxial externa sobre a estrutura de banda de poços quânticos de GaAs / AlGaAs por medidas ópticas. A aplicação de uma pressão externa é uma técnica bastante útil no estudo de efeitos da mistura das bandas em heteroestruturas, principalmente da banda de valência. A sua grande vantagem é de ter controle externo utilizando uma mesma amostra. Utilizamos técnicas de medidas de fotoluminescência e fotoluminescência de excitação. A medida da deformação (tensão) foi feita a partir do pico de luminescência da camada espessa de GaAs da própria amostra. Os poços quânticos investigados têm uma largura nominal de 107Å, onde a separação de energia entre a subbanda de buraco pesado e leve no centro da zona de Brillouin é de 12 meV. A célula de pressão utilizada aplica uma tração biaxial suficiente para deslocar as subbandas com energias maiores que essa separação. Realizamos cálculos numéricos das dispersões de energia da banda de valência utilizando o Hamiltoniano 6x6 de Luttinger-Kohn e de Bir-Pikus, para analisar os dados experimentais. Uma propriedade interessante observada nos resultados experimentais, que fora previsto nos cálculos, é o anti-cruzamento entre as subbandas nos estados fundamentais do buraco leve e pesado. O "gap" indireto também previsto teoricamente, não foi observado devido ao efeito de localização que alarga a linha de emissão e absorção da ordem da diferença de energia entre o topo da banda de valência e o centro da zona. Este trabalho abre possibilidades de realizar estudos futuros de efeitos da mudança na estrutura de bandas em poços quânticos, como por exemplo, sobre a dinâmica e formação de éxcitons, como também magneto-éxcitons. A aplicação simultânea de uma pressão biaxial e um campo magnético permite investigar o fator-g de Landé ( efeito Zeeman ) influenciado pela mistura das bandas em poços quânticos / Abstract: We have studied the influence of external biaxial stress in GaAs / AlGaAs quantum wells heteroestructures by optical measurements. For this purpose, we have used photoluminescence and excitation photoluminescence measurement techniques. Biaxial stress application is a extremelly useful technique to study the valence band mixing in heterostructures, and its greatest advantage is the external control of the sample strain.. The measurement of strain (stress) was carried out measuring the photoluminescence peak of the thick GaAs layer. The quantum wells have nominal width of L = 107 Å, and the energy difference between the heavy and light hole subband is about 12 meV, in k = 0 (center of first Brillouin zone). The pressure cell used applies a biaxial stress enough to dislocate the subbands more than 12 meV (the energy difference between the heavy and light hole subbands). We have numerically calculated the valence band energy dispersion using the Bir-Pikus and Luttinger-Kohn 6x6 hamiltonian to analyze the experimental data. An interesting property observed in the experimental data and theoretically simulation, is the anti-crossing between the heavy and light hole subband in the ground state. The indirect gap, also theoretically predicted, was not observed due the localization effect. This effect extends the emission and absorption line in amount of the energy difference between the valence band top and the center of the zone. This work opens possibilities for future studies about the effects of changes in the quantum well band structure, like dynamics and formation of excitons, also magnetic-excitons. The simultaneous application of biaxial stress and magnetic field permits to investigate the Landé g-factor (Zeeman effect) influenced by the band mixing in quantum wells / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Jose Antonio Brum / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-25T14:07:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aguiar_MariaCarolinadeOliveira_M.pdf: 2381669 bytes, checksum: b013d15f300f2b381b2c5d4cdf9c7c9c (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: O objetivo principal do nosso trabalho é estudar o processo de formação de éxcitons em poços quânticos de semicondutores. Iniciamos esta dissertação com uma discussão dos diferentes processos de espalhamento, dentre eles a formação de éxcitons, envolvidos quando um semicondutor é excitado por um pulso de laser ultracurto. Em seguida, apresentamos uma revisão de alguns resultados experimentais presentes na literatura, através dos quais fica evidente a dificuldade encontrada para se extrair das medidas realizadas informações sobre o processo de formação de éxcitons. No nosso modelo, descrevemos a formação de um éxciton como a transição de um par elétron-buraco no limiar do contínuo do éxciton para o estado excitônico fundamental via espalhamento com fônons acústicos longitudinais. Este é um processo bimolecular, caracterizado por uma taxa bimolecular de formação. Calculamos esta taxa tanto na aproximação parabólica para as dispersões das subbandas de valência como levando em consideração o acoplamento das subbandas de buraco pesado e buraco leve, que torna não-parabólicas as dispersões das subbandas de valência e do centro de massa do éxciton. Na aproximação parabólica, os resultados mostram que a maior parte dos éxcitons é formada com energia cinética em torno da energia de ligação do estado excitônico fundamental. Isto deve-se à pouca energia dos fônons que efetivamente participam do processo de formação de éxcitons. No caso não-parabólico, a contribuição não nula dos espalhamentos com troca de paridade abre mais um canal para processos que envolvem troca de spin. Apresentamos ainda nesta dissertação o estudo do processo de captura de portadores por um fio quântico na forma de T. A pequena diferença entre as energias dos estados quase-bidimensionais do contínuo e o estado ligado quase-unidimensional do fio faz com que haja uma competição entre o processo de captura e o processo de formação de éxcitons nestes sistemas / Abstract: The main goal of this work is to study the exciton formation process in semiconductor quantum wells. First, we discuss the different scattering processes, besides the exciton formation, involved when a semiconductor is excited by an ultrashort laser pulse. Next, we review the main experimental results from the literature. It shows the difficulty in extracting from the experiments the information about the exciton formation process. In our model, we describe the formation of an exciton by the transition of an electron-hole pair in the threshold of the exciton continuum to the ground exciton state through scattering with longitudinal acoustical phonons. This is a bimolecular process, caracterized by a bimolecular formation rate. We calculate this rate considering the parabolic and the non-parabolic dispersions for the valence subbands and the exciton center-of- mass. In the parabolic approximation, the results show that most of the excitons are formed with an excess of kinetic energy of the order of the exciton ground state binding energy. This is a consequence of the low energy of the phonons which effectively participate in the process. In the non-parabolic case, there is a finite probability of scattering involving the change of parity in symmetric quantum wells. This opens a channel for spin-flip transitions We also discuss the carrier capture process in T-shaped quantum wires. The small difference between the energies of the quasi-two-dimensional continuous states and the quasi-unidimensional bound state makes the exciton formation process to compete with the capture process / Mestrado / Física / Mestre em Física