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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.43.2023.tde-17072023-083140
Document
Author
Full name
Tiago Fernandes de Cantalice
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Quivy, Alain Andre (President)
Jakomin, Roberto
Morelhao, Sergio Luiz
Pires, Mauricio Pamplona
Tabata, Americo Sheitiro
Title in Portuguese
Influência da segregação dos átomos de Índio sobre o desempenho de fotodetectores de radiação infravermelha baseados em pontos quânticos de submonocamadas de InAs/GaAs
Keywords in Portuguese
epitaxia
fotodetectores de infravermelho
pontos quânticos de submonocamadas
segregação
Abstract in Portuguese
Neste trabalho, investigamos a formação dos pontos quânticos de submonocamadas (SMLQDs, Submonolayer Quantum Dots) de InAs/GaAs na presença de uma reconstrução de superfície (2x4) ou c(4x4) e comparamos suas propriedades com as de pontos quânticos convencionais de Stranski-Krastanov de InAs e poços quânticos de InGaAs com composição média similar de In. Para isso, utilizamos a técnica de fotoluminscência variando a potência do laser e a temperatura, assim como a técnica de recozimento térmico rápido. Como observamos nesse estudo uma grande influência da segregação dos átomos de In na formação das ilhas de InAs que constituem os SMLQDs, utilizamos uma metodologia inventada anteriormente em nosso grupo baseada na técnica de difração e reflexão de elétrons de alta energia para medir sua influência em cada uma das condições de crescimento necessárias para se obter a reconstrução de superfície (2x4) e c(4x4). Também calculamos o campo de tensão produzido por pequenas ilhas bidimensionais de InAs no seu entorno, com valores dos parâmetros mais realistas que os geralmente encontrados na literatura, para quantificar a deformação da matriz de GaAs em volta e inferir a probabilidade de alinhamento vertical dessas ilhas na formação dos SMLQDs. Por fim, produzimos um fotodetector de radiação infravermelha contendo SMLQDs na presença de uma reconstrução de superfície c(4x4) para medir o grau de confinamento dos portadores e suas principais figuras de mérito, e confirmamos o seu excelente desempenho.
Title in English
Influence of Indium segregation on the performance of infrared photodetectors based on InAs/GaAs submonolayer quantum dots
Keywords in English
epitaxy
infrared photodetectors
segregation
submonolayer quantum dots
Abstract in English
In this work, we investigated the formation of InAs/GaAs submonolayer quantum dots (SMLQDs) in the presence of a (2x4) or c(4x4) surface reconstruction and compare their properties with those of conventional InAs quantum dots obtained with the Stranski-Krastanov (SKQDs) and InGaAs quantum wells (QW) with a similar average In composition. To do that, we used photoluminescence (PL) with laser powers and temperatures, and rapid thermal annealing (RTA). As we observed a significant influence of In segregation over the formation of the InAs islands that constitute the SMLQDs, we used a methodology previously invented in our group based on the diffraction and reflection of high-energy electrons (RHEED) to measure its influence on each of the growth conditions necessary to obtain the (2x4) and c(4x4) surface reconstruction. We also calculated the strain field produced by small two-dimensional InAs islands around them, with more realistic parameter values than those generally found in the literature, to quantify the deformation of the surrounding GaAs matrix and infer the probability of vertical alignment of these islands during the formation of SMLQDs. Finally, we produced an infrared photodetector containing SMLQDs in the presence of c(4x4) surface reconstruction to measure the degree of confinement of the carriers and their main figures of merit, and we confirmed its excellent performance
 
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Publishing Date
2023-07-18
 
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