Efeito do tratamento térmico nas propriedades ópticas de pontos quânticos emitindo na faixa espectral de 1,3 a 1,5 üm

Abstract

Neste trabalho investigamos pontos quânticos de InAs sobre um substrato de GaAs crescidos pela técnica de epitaxia por feixe molecular (MBE, Molecular Beam Epitaxy). Esses pontos quânticos emitem radiação no intervalo de 1,3 üm a 1,5 üm (0,95 eV a 0,83 eV), que corresponde à janela óptica onde ocorre a mínima atenuação do sinal em redes de transmissão por fibras ópticas. Realizamos dois tipos de estudo em dois conjuntos de amostras. No primeiro caso analisamos a influência de alguns parâmetros de crescimento nas propriedades ópticas desses pontos quânticos. No segundo caso, analisamos a influência de um tratamento térmico nas propriedades ópyicas. Resultados de fotoluminescência (PL - photoluminescence) para o primeiro estudo mostraram uma grande influência da velocidade de crescimento nos espectros de emissão que apresentaram múltiplos picos, muito provavelmente associados com o estado fundamental e seus respectivos estados excitados dos pontos quânticos. Para o segundo estudo os resultados de PL mostraram que a emissão óptica consistia de uma larga banda situada entre 1,3 a 1,5 üm. Entretanto, observou-se que, após tratamento térmico durante 3 horas a uma temperatura de 550 ºC, a intensidade da PL aumentou por um fator 3. Além disso, a larga banda observada tornou-se um conjunto de pelo menos 5 picos discretos. O efeito de tratamentos térmicos em poços quânticos é bem conhecido e foi bem explorado na literatura. Em pontos quânticos, os mesmos efeitos também existem, porém, outros de igual importância tembém se apresentam. Dentre os mais importantes podemos citar a redistribuição dos tamanhos dos pontos quânticos, que podem em alguns casos limites fazer com que o ponto quântico desapareça, e a redistribuição das tensões entre a interface ponto quântico/matriz. Neste trabalho...

This study investigated InAs large quantum dot on GaAs substrate grown by the techique of molecular beam epitaxy (MBE). These quantum dots emit in the spectral range of 1.3 üm and 1.5 üm (0.95 eV to 0.83 eV), which corresponds to the window of minimal signal attenuation on transmission networks by optical fiber. We have performed two kinds of study into two different sets of samples. In the first case, we have analyzed the influence of some growth parameters on the optical properties of these quantum dots. In the second one, we have analyzed the influence of a thermal treatment on the optical properties. Results of photoluminescence (PL) on the first study showed a great influence of growth velocity in the PL spectra line shape. For the second study the results of PL on an as grown sample showed that the emission signal was a large optical band in the wave length range of 1.3 üm and 1.5 üm. However, it was observed that after the thermal treatment of 3 hours at a temperature of 550 ºC, the intensity of these PL emissions increased by a factor 3. Moreover, the observed large band has become a series of at least 5 discrete peaks. The effect of heat treatments in quantum wells is well known and has been well explored in literature. In quantum dot, the same effects are expected; however, other equally important effects are also present. The most important is the size redistribution of the quantum dots, which can in some limit cases, vanish these quantum dot. Our study identified the origin of these multiple peaks, and found emissions of PL at room temperature in the optical window between 1.3 and 1.5 üm.