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Previous issue date: 2002-10-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / We have studied the dynamic and the stationary properties of carriers in semiconductor
heterostructures submitted to electric fields AC and DC and to magnetic fields
within the effective-mass approximation based on model multiband k · p. The method
used to calculate the electronic structure uses the combination of techniques of finite differences
and the inverse power method. As example to test the efficiency of the method,
we have studied optical properties in multiple quantum wells of GaAs/AlGaAs containing
a delta-doping nipi structure. We have calculated the single pair electron-hole energy
recombination and we estimated critical temperatures where the interband optical transitions
changes its character from indirect to direct. We have also calculated the electronic
structure of holes in quantum wells of GaAs/Ga1−xAlxAs in the presence of longitudinal
magnetic and electric parallel fields as initial part of the study of the magnetotunneling
in double barrier. The resonant tunneling of the carriers in double barrier is investigated
using the formalisms based on the scatterring-matrix and on the finite difference
technique. The implicit method to simulate the time dependent transport properties
is obtained in terms of Magnus expansion for the evolution operator by using a factorization
based on the approach of Padé (M/M). This method has shown quite stable,
besides allowing high order of precision. We have calculate the quasi-energy, medium displacement,
transmission probability, AC Stark effect and tunneling time of the carriers
in a quantum well GaAs/Ga0,7Al0,3As submitted to an AC potential, both with k = 0
and k 6= 0. Our results have revealed that carriers present dynamics completely different
from each other depending strongly on the ratio between applied AC frequency ω and the
carrier localization frequency ωl = (E
~ ). The AC Stark effect has adiabatic type that is
inserted into the initial conditions. The quasi-energy of all carriers, except the ligth-hole
LH1 at k = 0, present a similar quasi-parabolic dependence with the intensity of the
field β = (eF0Lz
}ω ), as is observed in static cases. The degree of localization of the carriers
is investigated through the calculation of tunneling times. In general, states show time
localization induced by laser frequencies larger that ωl for many states with k = 0. For
k > 0 the inherent mixture among the states of the valence band produces an increase in
the transmission probability. The field tilted barrier of potential leads to quasi-energies
near to the border of the QW, favoring the escape of carriers from quantum well region
if compared to their time localization regimes. / Obs.: Devido a restrições dos caracteres especias, verifcar resumo em texto completo para download.
Estudamos as propriedades dinâmicas e estacionárias de portadores em heteroestruturas
semicondutoras submetidas a campos elétricos AC e DC e a campos magnéticos
DC na aproximação de massa efetiva e dentro do modelo multibandas k · p. O método
usado para calcular a estrutura eletrônica é baseado na técnica de diferenças finitas e
no método da potência inversa. Como exemplo para testar a eficiência do método, estudamos
propriedades ópticas em múltiplos poços quânticos (MQW) de GaAs/AlGaAs
contendo uma estrutura delta-doping nipi. Calculamos as energias de recombinação de
um par elétron-buraco, como função da temperatura, e estimamos as temperaturas críticas
onde as transições ópticas mudam de indireta para direta. Também calculamos
a estrutura eletrônica de buracos em poços quânticos de GaAs/Al0,35Ga0,65As na presença
de campos elétricos e magnéticos longitudinais, como parte inicial do estudo do
magneto-tunelamento em duplas barreiras. O tunelamento ressonante dos portadores
em duplas barreiras foi investigado usando os formalismos da matriz de espalhamento
e diferenças finitas. O método implícito para simular as propriedades de transporte
dependentes do tempo foi implementado baseado na expansão de Magnus para o operador
evolução e sua fatorização baseada na aproximação diagonal de Padé (M/M). Este
método tem se mostrado bastante estável, além de permitir altas ordens de precisão
(O2M+1). Calculamos as quase-energias, deslocamentos médios, probabilidades de transmissão,
efeito Stark AC e tempos de tunelamento dos vários portadores em um poço
quântico GaAs/Al0,3Ga0,7As submetido a um potencial AC, com k = 0. Nossos resultados
nos revelou uma dinâmica completamente distinta para cada tipo de portador que
depende fortemente das frequências ω e de localização ωl = E
~. O efeito Stark AC é do
tipo adiabático com as quase-energias apresentando uma dependência quase-parabólica
com a intensidade do campo β = eF0Lz
}ω . O grau de localização dos portadores é investigado
através do cálculo dos tempos de tunelamento. Para k 6= 0 a inerente mistura entre
os estados da banda de valência produz um aumento da probabilidade de transmissão
dos buracos, uma vez que suas quase-energias são muito maiores e seus movimentos ao
longo de z e planar estão acoplados. Isso favorece o escape dos buracos da região do
poço.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/4953 |
| Date | 30 October 2002 |
| Creators | Bittencourt, Antonio Carlos Rodrigues |
| Contributors | Marques, Gilmar Eugenio |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Física, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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