Transiciones ópticas en puntos cuánticos

Abstract

El estudio de propiedades ópticas en puntos cuánticos en presencia de impurezas y perturbaciones externas controlables como campos externos y presión hidrostática es un tema de estudio muy actual en el campo de la nanociencia y la nanotecnología, debido a que poseen una enorme potencialidad de aplicación en la producción de dispositivos ópticos de alto desempeño. En este trabajo se investigaran las transiciones ópticas en puntos cuánticos o átomos artificiales en presencia de impurezas hidrogenoides y efectos de presión hidrostática mediante un estudio mecánico cuántico detallado del comportamiento de dichas impurezas y de los portadores, se hará un extensivo de los fundamentos del estado sólido y en particular de las nanoestructuras semiconductoras con el fin de determinar tanto el comportamiento de las energías de enlace como la población o desocupación de niveles, en función de la concentración de aluminio y el cambio en la posición de la impureza. Se tendrá en cuenta cuando la impureza se mueve del centro al borde del punto cuántico esférico o cuando el ancho del pozo cuántico se disminuye. Dicho pozo aparece cuando se fabrican heteroestructuras de GaAs-(Ga,Al)As, conduciendo a cambios relevantes en el comportamiento de varias de sus propiedades físicas haciéndolas diferentes a aquellas que presentan los materiales en bloque, esto hace que los sistemas de baja dimensionalidad sean considerados sistemas exóticos muy apreciados para el desarrollo de tecnología de alto procesamiento. Para analizar estos sucesos físicos, se ha tenido en cuenta también métodos numéricos, tales como el método variacional donde se ha considerado un parámetro que aproxima los auto valores de energía al problema de solución exacta, también se utilizo el modelo de la masa efectiva. De manera específica se han calculado las energías del estado fundamental, y las energías de enlace en función del radio del punto, la posición de la impureza a diferentes valores de presión hidrostática. Así mismo se obtuvieron los espectros de absorción óptica y fotoluminiscencia para transiciones desde el primer nivel de valencia a la banda de impurezas donadoras y desde el primer nivel de conducción a la banda de impurezas aceptadoras respectivamente para distintos radios de puntos cuánticos de GaAs- (Ga,Al)As, con potencial de confinamiento finito e infinito. Se ha considerado la distribución de impurezas en el punto homogéneo y la interacción entre estas despreciable. Se encontró que las energías en el estado fundamental, y las energías de enlace tienen una fuerte dependencia con la dimensionalidad de la heteroestructura lo que conlleva grandes cambios en las propiedades ópticas del modelo aquí considerado. Cabe resaltar que los espectros de absorción y fotoluminiscencia cambian apreciablemente también cuando la temperatura del sistema se modifica mostrando que dichos fenómenos físicos son sensibles con la escogencia del potencial químico o cuasi nivel de Fermi.