Estudio de la dinámica vibracional en estructuras semiconductoras emisoras de luz con confinamiento electrónico.

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En este trabajo se estudió la dinámica vibracional de superredes semiconductoras de AlAs-GaAs crecidas epitaxialmente en la dirección [001]. Estas estructuras son el componente básico de distintos dispositivos tecnológicos y el funcionamiento de los mismos se encuentra ligado a procesos de intera...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Soubelet, Pedro I.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2013
Materias:
Óptica
Superlattices
Superestructuras
Raman spectroscopy
Espectroscopía raman
[ Electron confinement
Confinamiento electrónico
Acoustic phonons
Fonones acústicos
Ultra-fast optical spectroscopy
Espectroscopía óptica ultra-rápida]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/431/1/1Soubelet.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description En este trabajo se estudió la dinámica vibracional de superredes semiconductoras de AlAs-GaAs crecidas epitaxialmente en la dirección [001]. Estas estructuras son el componente básico de distintos dispositivos tecnológicos y el funcionamiento de los mismos se encuentra ligado a procesos de interacción entre portadores de carga y fonones. Inicialmente, la caracterización de las muestras se llevo a cabo por medio de difracci ón de rayos X, la cual permitió estimar la estructura real de las muestras utilizadas así como la calidad con la que fueron fabricadas, mientras que por medio de experimentos de fotoluminiscencia se estudiaron los estados electrónicos de los pozos cuánticos asociados. Los parámetros obtenidos en esta caracterización, como el período de las nanoestructuras, la velocidad efectiva del sonido y las energías de las transiciones electrónicas entre estados connados, poseen gran importancia para entender el comportamiento vibracional de las muestras utilizadas y son parámetros esenciales en el diseño de dispositivos. El estudio de la dinámica vibracional en el campo espectral se llevó a cabo utilizando espectroscopía Raman, con la cual se accedió a información espectral de los modos vibracionales presentes en estas estructuras y se estudió también el acoplamiento de estos modos con los distintos estados electrónicos connados. Los experimentos se realizaron tanto en geometría de retrodispersión en dirección normal a la supercie de crecimiento, como en un nuevo esquema propuesto de dispersión hacia el frente, en dirección paralela a los planos de la superred, utilizando para ello una geometría de guía de onda. Por medio de esta conguración se accede a reglas de selección distintas de las convencionales para la generación de fonones en la superred, observándose modos transversales prohibidos en la geometría estándar. Para ambas geometrías, se estudió el efecto Raman resonante, variando la energía del haz incidente en torno a la energía de los estados electrónicos connados de los pozos cuánticos. En un segundo paso, se estudió la dinámica de estos fonones directamente en el espacio temporal por medio de la técnica de acústica de picosegundos mediante espectroscopía ultra-rápida. El método utilizado fue el de bombeo y sondeo (comúnmente denominado pump-probe), donde se estudia la generación de coherente de fonones acústicos por medio de la excitación impulsiva de las estructuras por pulsos láser ultra-cortos. Estos experimentos también fueron realizados en torno a la energía de los estados electrónicos connados de los pozos cuánticos y permitieron evaluar y estudiar directamente en el espacio temporal la interacción entre los estados electrónicos y vibracionales y los efectos de generación resonante de fonones acústicos.
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Inicialmente, la caracterización de las muestras se llevo a cabo por medio de difracci ón de rayos X, la cual permitió estimar la estructura real de las muestras utilizadas así como la calidad con la que fueron fabricadas, mientras que por medio de experimentos de fotoluminiscencia se estudiaron los estados electrónicos de los pozos cuánticos asociados. Los parámetros obtenidos en esta caracterización, como el período de las nanoestructuras, la velocidad efectiva del sonido y las energías de las transiciones electrónicas entre estados connados, poseen gran importancia para entender el comportamiento vibracional de las muestras utilizadas y son parámetros esenciales en el diseño de dispositivos. El estudio de la dinámica vibracional en el campo espectral se llevó a cabo utilizando espectroscopía Raman, con la cual se accedió a información espectral de los modos vibracionales presentes en estas estructuras y se estudió también el acoplamiento de estos modos con los distintos estados electrónicos connados. Los experimentos se realizaron tanto en geometría de retrodispersión en dirección normal a la supercie de crecimiento, como en un nuevo esquema propuesto de dispersión hacia el frente, en dirección paralela a los planos de la superred, utilizando para ello una geometría de guía de onda. Por medio de esta conguración se accede a reglas de selección distintas de las convencionales para la generación de fonones en la superred, observándose modos transversales prohibidos en la geometría estándar. Para ambas geometrías, se estudió el efecto Raman resonante, variando la energía del haz incidente en torno a la energía de los estados electrónicos connados de los pozos cuánticos. En un segundo paso, se estudió la dinámica de estos fonones directamente en el espacio temporal por medio de la técnica de acústica de picosegundos mediante espectroscopía ultra-rápida. El método utilizado fue el de bombeo y sondeo (comúnmente denominado pump-probe), donde se estudia la generación de coherente de fonones acústicos por medio de la excitación impulsiva de las estructuras por pulsos láser ultra-cortos. Estos experimentos también fueron realizados en torno a la energía de los estados electrónicos connados de los pozos cuánticos y permitieron evaluar y estudiar directamente en el espacio temporal la interacción entre los estados electrónicos y vibracionales y los efectos de generación resonante de fonones acústicos. We have studied the vibrational dynamics of semiconductor AlAs/GaAs superlattices, epitaxially grown in the crystallographic direction [001]. These structures constitute the basic components of dierent technological devices, and therefore the proper operation of them is closely linked to interaction processes between carriers and phonons. On a rst step, the characterization has been carried out using X-ray diraction, which allowed to estimate the real dimensions of the nanostructures together with the quality with which they were grown. By means of photoluminescence experiments, we have studied the electronic states of the associated quantum wells. The parameters obtained in this characterization, as well as the nanostructure's period, the eective speed of sound and the energy of the transitions between the electronic states, are of utmost interest to understand the vibrational behavior of the samples, and are essential parameters used in the design of electro-optic and phononic devices. The study of the vibrational dynamics in the spectral eld is accomplished using Raman spectroscopy. Hereby we had access to the spectral information of the vibrational modes present in these structures, as well as the coupling of these modes to the dierent electronic conned states. The Raman experiments were performed in backscattering geometry parallel to the growth direction, and in the in plane direction using a novel scheme that exploits a wave guide geometry. By means of this conguration, it is possible to have access to unconventional Raman selection rules for the generation of superlattice acoustic phonons, such as transversal modes, which are forbidden in the conventional scheme. For both scattering geometries we have studied the Raman resonant process, varying the energy of the incident laser beam around the energy of the electronic conned states of the quantum wells. In a second step, we studied the dynamics of the phonons, directly in the time domain, by means of the picoseconds acoustics technique through ultrafast optical spectroscopy. The method used was the pump-probe method, where the impulsive generation through excitation by ultra-short laser pulses of coherent acoustic phonons of the structures was investigated. The experiments were also performed using excitation energies around the energies of the sample's quantum well conned electronic states. This allowed to study within the time domain, the interaction between the electronic states and vibrations, as well as the eects of resonant generation of the acoustic phonons. 2013-12-13 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/431/1/1Soubelet.pdf es Soubelet, Pedro I. (2013) Estudio de la dinámica vibracional en estructuras semiconductoras emisoras de luz con confinamiento electrónico. / Study of the vibrational dynamics in light emitting semiconductor structures with electronic confinement. Maestría en Ciencias Físicas, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/431/

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