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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.43.1999.tde-14072014-163652
Documento
Autor
Nome completo
Alfredo Rodrigues Vaz
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 1999
Orientador
Banca examinadora
Crivellenti, Vólia Lemos (Presidente)
Cerdeira, Fernando
Salvadori, Maria Cecilia Barbosa da Silveira
Título em português
Espalhamento Raman em Pontos Quânticos de InGaAs
Palavras-chave em português
Efeitos de Tensão
Espalhamento Raman
Pontos Quânticos
Propriedades ópticas de materiais
Resumo em português
Ilhas de InxGa1-xAs são de grande interesse no desenvolvimento tecnológico de lasers de diodos e diodos emissores de luz. As ilhas de InxGa1-xAs investigadas neste trabalho foram crescidas sobre um substrato semi-isolante de GaAs (001) pelo método de auto-organização usando epitaxia de feixe molecular. Este tipo de ilha, quando isolada e de pequeno tamanho, é considerada um ponto quântico ou sistema zero-dimensional. As amostras foram caracterizadas através do uso da microscopia de força atômica. A densidade e o tamanho dos pontos aumenta com a diminuição da fração molar de In, resultando em uma maior cobertura para o caso de x = O, 25. As características principais dos espectros Raman são os picos que correspondem aos modos LO e TO do substrato de GaAs. Duas estruturas adicionais aparecem no espectro: um pico estreito em 222 cm- 1 e uma banda larga de mais alta energia, que só é resolvida para x = O, 25, centrada em 245 cm-1. O pico em 222 cm-1 é provavelmente devido ao fônon LA(X) do GaAs normalmente proibido, induzido por defeitos. Para identificar a banda larga foi construído um modelo que considera: (i) a frequência Raman do modo tipo- InAs com caráter de LO como constante com a variação de x no InGaAs 3-D; (ii) efeitos de confinamento não afetam a frequência Raman dado ao tamanho dos pontos quânticos das amostras deste trabalho; (iii) A tensão escala com x e o valor máximo ocorre para o composto binário InAs. Este modelo permite prever um intervalo de frequências para os pontos quânticos. O valor medido, 245 cm- 1, está dentro deste intervalo e portanto foi atribuído ao modo tipo-InAs dos pontos quânticos de In0,25Ga0,75As Considerações de simetria reforçam esta designação. Contribuições adicionais de fônons foram consideradas no intervalo de energia de interesse. Para analisar estas contribuições, foi feito um estudo detalhado dos fônons induzidos por desordem em camadas de GaAs, e espalhamento Raman de As cristalino e amorfo. A desordem foi produzida através da erosão por laser e a amostra de As foi formada por um processo de oxidação de um filme de AlAs. Comparação dos espectros Raman permitiu concluir que não houve contribuição de fônons induzidos por desordem no espectro do ponto quântico, seja de GaAs ou arsênio.
Título em inglês
Raman scattering in quantum dots InGaAs
Palavras-chave em inglês
effects of tension
Optical Properties of materials
quantum dots
Raman scattering
Resumo em inglês
InxGa1-x As islands are interesting for use in Laser diode and light-emitting diode technology. The InxGa1-x As islands investigated in this work were grown on semi-insulating (001) GaAs substrates by the self-organization method using molecular beam epitaxy. This type of island, when isolated and of small size, is considered as a quantum dot or zero-dimensional system. The samples were characterized by use of atomic force microscopy. The dot density and size were seen to increase as the In molar fraction decreased, resulting in a large dot­ coverage in the case of x = 0.25. The Raman spectra main features were the peaks corresponding to the LO and TO modes of GaAs-substrate. Second order structures were also present around 520 cm-1 (160 cm-1) for optical (acoustic) vibration of GaAs. Two additional structures appear as a sharp peak at 222 cm- 1 and higher energy broad band, which is resolved only for x = 0.25, at 245 cm- 1. The peak in 222 cm-1 is probably due to the normally forbidden GaAs LA(X) phonon induced by defects. To assign the broad band a model was constructed that considers: (i) the Raman frequency of the InAs-like mode with LO character as constant with x in bulk I nGaAs; (ii) confinement effects for the large dots formed has negligible effects in the quantum dot Raman frequency; (iii) The strain scale with x, the maximun value corresponds to that obtained for InAs. This model allowed to predict a range of frequencies for the dots. The value measured, 245 cm- 1, fit into this range and is, thus, attributed to the InAs-like mode of the In0.25Ga0.75As quantum dots. Selection rules arguments reinforces this assignment. Several additional contributions in the frequency range of interest were considered. In order to analyze those contributions, a detailed study of disorder induced phonons in GaAs, and Raman scattering of As-crystaline and amorphous, was realized. The disorder was produced by laser ablation and the As sample was formed by an oxidation process of an A1As film. Comparison of the Raman spectra allowed to conclude that neither As or GaAs disorder induced phonons contribute to the quantum-dot spectrum.
 
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Data de Publicação
2014-07-15
 
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