Estados excitados de impurezas hidrogenóides rasas em poços quânticos de GaAs-GaAIAs

O estudo de impurezas rasas em heteroestruturas, tais como poços quânticos e superardes, tem sido de contínuo interesse nos últimos anos. Comparações bem sucedidas entre resultados experimentais [e.g. fotoluminescência: N. N. Ledentsov et al., Appl. Phys. A 54, 261 (1992)] e cálculos teóricos [L. E. Oliveira and G. D. Mahan, Phys. Rev. B 47, 2406 (1993)] constituem uma forte motivação para um estudo teórico mais profundo. Apresentamos um cálculo variacional das energias de ligação de doadores rasos em um poço quântico de GaAs-Ga1-xAlxAs. As energias e funções de onda variacionais associadas ao estado fundamental (tipo 1s) bem como alguns estados excitados (tipo 2s, 2px,y, 2pz, 3s, 3px,y e 3pz) são obtidos em função da posição da impureza dentro do poço. A densidade de estados de impureza, os elementos de matriz para a transição intradoadores e o espectro de absorção no infravermelho são calculados para alguns destes estados e comparados com trabalhos teóricos [ S. Fraizzoli, F. Bassani, and R. Buczko, Phys. Rev. B 41,5096 (1990)] e experimentais [N. C. Jarosik et al., Phys. Rev. Lett. 54, 1283 (1985)] anterioresThe study of shallow impurities in semiconductor heterostructures, such as quantum wells and superlattices, has been of continuous interest over the last years. Successful comparisons between experimental results [e.g. photoluminescence: N. N. Ledentsov et al., Appl. Phys. A 54, 261 (1992)] and theoretical calculations [L. E. Oliveira and G. D. Mahan, Phys. Rev. B 47, 2406 (1993)] constitute a strong motivation for an in-depth theoretical study. We present a variational calculation of the binding energies of shallow donors in a GaAs-AlGaAs quantum well. The energies and variational wave functions associated to the ground state (1s-like) as well as some excited states (2s, 2px,y, 2pz, 3s, 3px,y and 3pz-like) are obtained as functions of the position of the impurity (zi) in the well. The density of impurity states, intra-donor transition strengths and the infrared absorption spectra are calculated for some of these excited states and results compared with previous theoretical [ S. Fraizzoli, F. Bassani, and R. Buczko, Phys. Rev. B 41, 5096 (1990)] and experimental work [N. C. Jarosik et al., Phys. Rev. Lett. 54, 1283 (1985)