Estrutura de bandas de heteroestruturas semicondutoras dopadas tipo-p - Rodrigues, Sara Cristina Pinto (2001)
Neste trabalho iremos apresentar a teoria autoconsistente k. p aplicada a heteroestruturas dopadas tipo-p que resolve a Hamiltoniana 6 x 6 de Luttinger-Kohn, generalizada para tratar diferentes materiais, juntamente com a equação de Poisson na representação de ondas planas. A generalização do termo de energia cinética é inserido explicitamente na Hamiltoniana de Luttinger-Kohn levando em conta os efeitos de diferentes materiais, através da inclusão de conjuntos distintos de parâmetros de Luttinger e considerando os elementos adicionais na matriz, da Hamiltoniana de Luttinger-Kohn e que não aparecem naquela para homoestruturas. O método é aplicado ao estudo pioneiro da estrutura de sub-bandas e minibandas de valência de heteroestruturas com dopagem tipo-p envolvendo semicondutores nitretos do grupo-III cúbicos. Heteroestruturas de compostos III-V derivados do GaAs também são estudadas, com o objetivo principal de testar o método generalizado e sua implementação no programa. Especificamente, iremos obter soluções auto consistentes da equação da massa efetiva de multibandas e da equação de Poisson para poços quânticos e super-redes de AlxGa1-xN/GaN e GaN/InxGal-xN na fase cúbica, bem como para heteroestruturas de GaAs/lnxGal-xAs e AlxGa1-xAs/GaAs, variando a concentração de aceitadores, o perfil de dopagem, o período da super-rede e a composição da liga x. Os efeitos de troca-correlação, dentro da aproximação da densidade local, são levados em conta para o gás de buracos bidimensional formado dentro do poço. Analisaremos os efeitos na banda de valência das heteroestruturas quando consideramos diferentes parâmetros de Luttinger (associados a materiais distintos). Mostraremos que para descrever corretamente os sistemas envolvendo nitretos é fundamental incluir a banda de split-ojJ, os efeitos de tensão devidos ao descasamento de parâmetros de rede e os efeitos de troca-correlação. Iremos verificar que quando utilizamos um conjunto de parâmetros adequados que especificam a heteroestrutura, podemos obter uma densidade alta de gás de buracos bidimensional, particularmente para os sistemas de poços quânticos e super-redes baseados nos nitretos. Apresentaremos também comparações de nossos resultados com dados experimentais obtidos de fotoluminescência para sistemas de GaN/InxGal_xN e de fotoluminescência e absorção para AlxGal-xAs/InxGal-xAs observando um bom acordo e mostrando que este trabalho serve como um guia para futuras experiências.