Estructura electrónica y propiedades ópticas de puntos cuánticos auto-organizados.

RESUMEN En el presente trabajo de Tesis se ha realizado un estudio teórico de las principales propiedades de los puntos cuánticos semiconductores auto-organizados (SAQDs). Estas estructuras surgen de la unión de diferentes materiales semiconductores donde la contribución de uno de ellos presenta una escala nanométrica. Debido a su reducido tamaño, estas nanoestructuras son capaces de confinar espacialmente los electrones que se hallen en su interior. Es por ello que presentan unas propiedades más parecidas a las de un átomo que a las de una estructura semiconductora. Todo ello conduce a que se espere una mejora en el rendimiento de los dispositivos basados en SAQDs. El estudio teórico ha sido divido en tres grandes bloques bien diferenciados. En la primera parte se han estudiado algunas propiedades generales de estas nanoestructuras. Debido al proceso de crecimiento por el que los SAQDs son fabricados es preciso abordar un estudio de la distribución de la deformación. Para ello hemos recurrido al método de las inclusiones de Eshelby. Dependiendo de las propiedades de los materiales constituyentes de la nanoestructura, también puede resultar necesario el estudio del potencial interno. Este punto ha sido abordado haciendo uso de la teoría del electromagnetismo. En el segundo bloque se ha procedido al estudio de la estructura electrónica recurriendo al método kp y a la teoría de la masa efectiva. En el tercer y último bloque se ha tratado el problema de la interacción entre los electrones confinados en un SAQD, para lo cual se ha hecho uso del método de la interacción de configuraciones. Los resultados numéricos correspondientes a cada una de las partes descritas han sido obtenidos en base a los sistemas InAs/GaAs y GaN/AlN. El primero de ellos tiene un gran interés en la industria de las telecomunicaciones y el segundo en el campo de los dispositivos optoelectrónicos que operan en la región del espectro denominada de longitud de onda corta, i.e. en el azul y ultravioleta próximo. __________________________________________________________________________________________________The present work contains a theoretical study of the most relevant properties of self-organized semiconductor quantum dots (SAQDs). These structures consist of spontaneously grown island of nanoscale dimensions. This particularly size reduction offers the possibility to spatially confine a finite number of electrons in its interior, and are therefore often called artificial atoms. The theoretical study has been divided in three main parts. In the first part some general properties has been object of study. As a consequence of the growth process employed in the fabrication of SAQDs it is very important to study the strain distribution in these systems. The Eshelbys method of inclusions has been implemented to tackle this task. The study of the internal potential, when the materials of the system require to be considered, has been made employing the electromagnetism theory. The second part is dedicated to the description of the electronic structure. The electronic structure has been calculated with the help of the kp method and the effective mass theory. Finally, the third part of the study deals with the coulomb interaction between the confined particles. For this study the configuration interaction method has been employed. The numerical results presented in the text have been obtained for the systems InAs/GaAs and GaN/AlN. The former presents promising properties for the optical telecommunication industry. The later is a good candidate for the development of new optoelectronic devices to work in the electromagnetic spectrum range of short wavelengths, i.e. form blue to near ultraviolet