Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://ri.ufmt.br/handle/1/6589
Tipo documento: Tese
Título: Propriedades eletrônicas e processos ópticos lineares de nanofios quânticos semicondutores com heteroestruturas axiais
Autor(es): Almeida, Alice Regina de
Orientador(a): Pereira, Teldo Anderson da Silva
Membro da Banca: Pereira, Teldo Anderson da Silva
Membro da Banca: Godoy, Maurício
Membro da Banca: Costa, Diego Rabelo da
Membro da Banca: Dias, Alexandre Cavalheiro
Membro da Banca: Ferreira, Ramon Sampaio
Resumo : Os nanofios semicondutores heteroestruturados são potenciais candidatos para aplicação em nanoeletrônica e dispositivos fotônicos, devido às suas importantes propriedades eletrônicas e ópticas, que surgem das condições impostas por dois graus de confinamento, tais como: transistores, diodos emissores de luz, lasers em nanoescala e dispositivos termoelétricos. Neste trabalho investigamos as propriedades eletrônicas e os processos ópticos lineares de poços quânticos AlxGa1−xAs/GaAs axialmente modelados em nanofios cilíndricos, denominados por fios quânticos axiais. Estudamos os efeitos produzidos nos processos ópticos lineares, que surgem devido a mudanças nas propriedades eletrônicas de elétrons e buracos quando parâmetros como a fração molar do Alumínio x, raio do nanofio r e largura do poço quântico L são ajustados. É bem conhecido que o alinhamento de bandas em poços quânticos AlxGa1−xAs/GaAs pode ser alterado entre alinhamento do tipo I e alinhamento do tipo II por meio de mudanças no valor da fração molar x. Mostramos que, além da fração molar x, o alinhamento de bandas também pode ser ajustado do tipo I para o tipo II por mudanças no valor do raio do fio quântico r. O referencial teórico que usamos é baseado na solução numérica da equação de Schrödinger em coordenadas cilíndricas, a qual é consistente com a aproximação da massa efetiva e com o formalismo matemático da função envelope. Processos ópticos lineares são descritos a partir do cálculo da suscetibilidade óptica de primeira ordem, a qual é obtida a partir da teoria da matriz densidade em mecânica quântica. Um poço quântico axialmente modelado em um nanofio apresenta três graus de confinamento de seus portadores, e neste trabalho, nossos resultados contribuem para demonstrar como a engenharia de gap deste sistema é realizada através do controle de seus parâmetros. Assim, mostramos como a energia de recombinação de excitons é afetada, e por consequência, descrevemos as mudanças das propriedades ópticas lineares, como coeficiente de absorção óptica e índice de refração.
Resumo em lingua estrangeira: Heterostructured semiconductor nanowires are potential candidates for application in nanoelectronics and photonic devices, due to their important electronic and optical properties, which arise from the conditions imposed by two degrees of confinement, such as transistors, light-emitting diodes, nanoscale lasers, and devices thermoelectrics. In this work, we investigate the electronic properties and linear optical processes of AlxGa1−xAs/GaAs quantum wells axially patterned in cylindrical nanowires, the so-called axial quantum wires. We study the effects produced in linear optical processes, which arise due to changes in the electronic properties of electrons and holes when parameters such as the Aluminum molar fraction x, nanowire radius r, and quantum well width L are adjusted. It is well known that the band alignment in AlxGa1−xAs/GaAs quantum wells can be switched between type I alignment and type II alignment through changes in the value of the molar fraction x. We show that, in addition to the molar fraction x, the band alignment can also be adjusted from type I to type II by changes in the value of the quantum wire radius r. The theoretical framework is based on the numerical solution of the Schrödinger equation in cylindrical coordinates, which is consistent with the effective mass approximation and the mathematical formalism of the envelope function. Linear optical processes are described based on the calculation of first-order optical susceptibility, which is obtained from the density matrix theory in quantum mechanics. An axially patterned quantum well in a nanowire presents three degrees of confinement of its carriers, and in this work, our results contribute to demonstrating how the gap engineering of this system is carried out through the control of its parameters. Thus, we show how the exciton recombination energy is affected, and consequently, we describe the changes in linear optical properties, such as optical absorption coefficient and refractive index.
Palavra-chave: Nanofios
Nanofios axiais
Poços quânticos modelados em nanofios
Coeficiente de absorção óptica
Índice de refração
Palavra-chave em lingua estrangeira: Nanowires
Axial nanowires
Quantum wells patterned on nanowires
Optical absorption coefficient
Refractive index
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Mato Grosso
Sigla da instituição: UFMT CUC - Cuiabá
Departamento: Instituto de Física (IF)
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física
Referência: ALMEIDA, Alice Regina de. Propriedades eletrônicas e processos ópticos lineares de nanofios quânticos semicondutores com heteroestruturas axiais. 2023. 84 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://ri.ufmt.br/handle/1/6589
Data defesa documento: 1-Nov-2023
Aparece na(s) coleção(ções):CUC - IF - PPGF - Teses de doutorado

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