Influência de uma pressão biaxial externa nas propriedades ópticas de poços quânticos de GaAs/AlGaAs

Estudamos a influência de uma pressão biaxial externa sobre a estrutura de banda de poços quânticos de GaAs / AlGaAs por medidas ópticas. A aplicação de uma pressão externa é uma técnica bastante útil no estudo de efeitos da mistura das bandas em heteroestruturas, principalmente da banda de valência. A sua grande vantagem é de ter controle externo utilizando uma mesma amostra. Utilizamos técnicas de medidas de fotoluminescência e fotoluminescência de excitação. A medida da deformação (tensão) foi feita a partir do pico de luminescência da camada espessa de GaAs da própria amostra. Os poços quânticos investigados têm uma largura nominal de 107Å, onde a separação de energia entre a subbanda de buraco pesado e leve no centro da zona de Brillouin é de 12 meV. A célula de pressão utilizada aplica uma tração biaxial suficiente para deslocar as subbandas com energias maiores que essa separação. Realizamos cálculos numéricos das dispersões de energia da banda de valência utilizando o Hamiltoniano 6x6 de Luttinger-Kohn e de Bir-Pikus, para analisar os dados experimentais. Uma propriedade interessante observada nos resultados experimentais, que fora previsto nos cálculos, é o anti-cruzamento entre as subbandas nos estados fundamentais do buraco leve e pesado. O "gap" indireto também previsto teoricamente, não foi observado devido ao efeito de localização que alarga a linha de emissão e absorção da ordem da diferença de energia entre o topo da banda de valência e o centro da zona. Este trabalho abre possibilidades de realizar estudos futuros de efeitos da mudança na estrutura de bandas em poços quânticos, como por exemplo, sobre a dinâmica e formação de éxcitons, como também magneto-éxcitons. A aplicação simultânea de uma pressão biaxial e um campo magnético permite investigar o fator-g de Landé ( efeito Zeeman ) influenciado pela mistura das bandas em poços quânticosWe have studied the influence of external biaxial stress in GaAs / AlGaAs quantum wells heteroestructures by optical measurements. For this purpose, we have used photoluminescence and excitation photoluminescence measurement techniques. Biaxial stress application is a extremelly useful technique to study the valence band mixing in heterostructures, and its greatest advantage is the external control of the sample strain.. The measurement of strain (stress) was carried out measuring the photoluminescence peak of the thick GaAs layer. The quantum wells have nominal width of L = 107 Å, and the energy difference between the heavy and light hole subband is about 12 meV, in k = 0 (center of first Brillouin zone). The pressure cell used applies a biaxial stress enough to dislocate the subbands more than 12 meV (the energy difference between the heavy and light hole subbands). We have numerically calculated the valence band energy dispersion using the Bir-Pikus and Luttinger-Kohn 6x6 hamiltonian to analyze the experimental data. An interesting property observed in the experimental data and theoretically simulation, is the anti-crossing between the heavy and light hole subband in the ground state. The indirect gap, also theoretically predicted, was not observed due the localization effect. This effect extends the emission and absorption line in amount of the energy difference between the valence band top and the center of the zone. This work opens possibilities for future studies about the effects of changes in the quantum well band structure, like dynamics and formation of excitons, also magnetic-excitons. The simultaneous application of biaxial stress and magnetic field permits to investigate the Landé g-factor (Zeeman effect) influenced by the band mixing in quantum well