Optical Properties of Low-Dimensional Semiconductor Nanostructures under High Pressure

Abstract

En el transcurso de este trabajo se han estudiado las propiedades ópticas y vibracionales de nanoestructuras semiconductoras de baja dimensionalidad por medio de espectroscopia Raman y fotoluminiscencia combinadas con la técnica de altas presiones hidrostáticas en una celda de diamantes. Los sistemas materiales investigados pueden ser clasificados en tres grupos: aleaciones de SiGe, puntos cuánticos de Ge/Si, y puntos cuánticos de CdSe/ZnCdMgSe. <br/>Las propiedades vibracionales de las aleaciones de SiGe fueron estudiadas investigando la dependencia en composición de los potenciales de deformación ópticos (K11 y K12). Con esta finalidad se crecieron capas estresadas de SiGe/Si(100) utilizando la técnica de epitaxia por haces moleculares, las cuales fueron posteriormente estudiadas combinando espectroscopia Raman con la técnica de altas presiones. Una vez obtenidos estos potenciales de deformación calculamos la dependencia en composición de parámetros muy utilizados en la literatura como sean el strain-shift coefficient o el parámetro de Grüneisen. La ventaja principal de este método respecto de otros es que es independiente del sistema material estudiado presentándose como una solución a la determinación de la dependencia en composición de los potenciales de deformación. <br/>El estado de strain de puntos cuánticos autoensamblados Ge/Si como función del espesor de cap layer sobre los mismos fue investigado utilizando la dependencia con presión de sus vibraciones ópticas (fonones). A medida que se aumenta el espesor del cap layer sobre los puntos cuánticos observamos una transición en el estado de strain de los mismos de una situación biaxial a hidrostática. Este resultado provee un método conveniente para determinar la forma del tensor de strain en sistemas de puntos cuánticos. <br/>El estado de strain de puntos cuánticos de CdSe/ZnCdMgSe también fue investigado utilizando espectroscopía Raman. Estimamos la importancia relativa del estado de strain de los mismos frente a los efectos de confinamiento en lo que refiere la dependencia del primer nivel excitado. Finalmente, observamos interdifusión de Mg de la barrera hacia los puntos cuánticos de CdSe en condiciones de resonancia, que fueron logradas mediante la aplicación de presión hidrostática al sistema. <br/>La combinación de la técnica de altas presiones con espectroscopía Raman ha resultado ser sumamente útil para estudiar sistemas semiconductores de baja dimensionalidad. Los resultados obtenidos en este trabajo no son originales solamente desde el punto de vista fundamental sino también la combinación propuesta de técnicas experimentales provee una forma alternativa para determinar propiedades físicas que sería sumamente complicado realizar por otros métodos.