Experimento Interactivo 10 de Dispositivos Cuánticos
Absorción óptica en pozos cuánticos
Los espectros de
absorción óptica
de pozos cuánticos a baja baja temperatura suelen estar dominados por
fenómenos excitónicos y por los efectos del confinamiento
cuántico de los portadores. Si los excitones están fuertemente
confinados, lo que sucede siempre que la separación entre el
electrón y el hueco (radio de Bohr efectivo) es mucho menor que la
anchura del pozo, se comportan como un sistema bidimensional. Cuando no es
así, la energía de ligadura y las funciones envolventes tienen un
carácter intermedio entre dos y tres dimensiones. La Figura 1 presenta
el coeficiente de absorción normalizado para pozos cuánticos
In0.53Ga0.47As-In0.52Al0.48As
a 12K.
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En la situación en que dominan los efectos de confinamiento, el espectro de absorción viene expresado mediante la relación
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(1) |
donde se ha omitido la constante de proporcionalidad. El primer término expresa la contribución de los excitones mientras que el segundo representa la contribución de las transiciones al continuo. Además se han definido
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(2) |
donde S2D se conoce con el nombre de factor de Sommerfeld. La anchura de las líneas debida a la dispersión de los portadores se supone independiente de la energía y viene expresada por
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(3) |
En esta expresión, el primer término corresponde al ensanchamiento inhomogéneo debido esencialmente al desorden e interacción entre portadores, mientras que el segundo factor proviene de la interacción con los fonones. A baja temperatura dicho factor es completamente despreciable (como sucede en el espectro presentado en la Figura 1).
Desarrollo del ejercicio
Pulsando sobre el botón se accede a un programa
que permite determinar los parámetros apropiados del la línea principal
de absorción que aparece en los espectros de los pozos cánticos
de In0.53Ga0.47As-In0.52Al0.48As.
Deben probarse diversos valores del parámetro gamma para minimizar
el error cometido, que aparece indicado a la derecha de la gráfica.