Propriedades ópticas anômalas de poços e fios quânticos de InGaAs/InP vicinais

Abstract

A dinâmica e o transporte lateral de portadores em poços e fios quânticos de InGaAs crescidos sobre substratos de InP vicinais foram investigados pela técnica de fotoluminescência resolvidas espectral e espacialmente. Simulações dos resultados de fotoluminescência integrada espectralmente, utilizando equações de taxa, mostraram que os tempos de captura e de vida dos portadores confinados nos fios quânticos são diferentemente influenciados por suas morfologias. Verificou-se que enquanto o tempo de vida depende fortemente da espessura dos fios quânticos, o tempo de captura é praticamente constante para todas as heteroestruturas. A dependência do tempo de vida foi explicada considerando-se a existência de diferentes tipos de recombinação não-radiativa de portadores nas interfaces dos fios quânticos. Propõe-se que o tunelamento de portadores dos fios quânticos para estados eletrônicos na barreira é responsável pelo decréscimo exponencial observado na intensidade da fotoluminescência com o aumento da densidade de excitação. Os perfis assimétricos da distribuição espacial dos portadores fotogerados no poço quântico estudado, obtidos pela técnica de fotoluminescência espacialmente resolvida, foram simulados usando-se uma equação de difusão não-Fickiana descrita pela estatística de Lévy. A assimetria observada ao longo da direção perpendicular aos terraços foi associada à presença do processo de recombinação Auger, intensificado pelas características morfológicas fractais das interfaces. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT

The dynamic and the lateral transport of carriers in quantum wells and quantum wires of InGaAs grown on vicinal InP substrates were investigated by spectrally and spatially resolved photoluminescence techniques. Simulation of the results of spectrally integrated photoluminescence using rate equations showed that the carrier capture and lifetime of the confined carriers in the quantum wires are differently influenced by the morphology. It was verified that while the lifetime depends strongly on the thickness of quantum wires, the carrier capture is practically constant for all heteroestructures. The dependence of lifetime was explained considering the existence of different types of nonradiative recombination of carriers in the quantum wires interfaces. It was also proposed that carriers tunneling from the quantum wires to electronic states in the barrier is responsible for the exponential decrease observed in the intensity of the photoluminescence with the increase of the excitation density. The asymmetric spatially profiles of the photogenerated carriers, observed by spatially resolved photoluminescence on the heteroestructures studied, were simulated using a non-Fickian diffusion equation described by the Lévy statistics. The asymmetric observed along the perpendicular direction to the terrace edges was associated with the presence of Auger recombination, improved by the fractal interface morphology.