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Efeitos da quantização magnética nas transições ópticas de poços quânticos no regime de temperatura ambiente

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Main Author: Oliveira, Vinicius Andrade de
Publication Date: 2025
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UFSCAR
Download full: https://hdl.handle.net/20.500.14289/22023
Summary: Efforts from the scientific community have been devoted to the development and incorpora tion of high-quality semiconductors into different applications. A large part of this effort was focused on growth techniques, through molecular beam epitaxy, enabling the fabrication of nanostructures such as quantum wells. Along the materials used for nanostructures growth, Gallium Arsenide (GaAs) stands out, as this binary offers high versatility and compatibility with other III-V compounds. Among the scientific advances made, currently, the technology available allow the application of techniques, like magnetophotoluminescence in differents temperatures range with high thermal and mechanical stability, enabling the investigation of these structures in a way that was not accessible until recently. In the present work, we investigate the energy levels of quantum wells GaAs/AlGaAs grown on a GaAs substrate with different orientation using magnetophotoluminescence technique. The results reveal optical transition associate with the energy levels of the transition electron-heavy hole and electron light-hole at 0 Tesla. Increasing the magnetic field induced the emission of two new energy levels that had not yet been observed at room temperature. The first transition inovelves an electron and the second heavy-hole level, showing invariance in spin polariza tion. The second transition exhibited asymmetric behaviour, for spin up polarization, the level corresponds to electrons recombinin with the first Landau level of light holes, while for spin down polarization, it was associated with the transition between electrons and the third Landau level of heavy holes. Therefore, the magnetophotoluminescence technique applied at room temperature allowed the direct measurement of excited levels and the asymmetry in the emission of a specific spin population, which had no yet been reported.
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Along the materials used for nanostructures growth, Gallium Arsenide (GaAs) stands out, as this binary offers high versatility and compatibility with other III-V compounds. Among the scientific advances made, currently, the technology available allow the application of techniques, like magnetophotoluminescence in differents temperatures range with high thermal and mechanical stability, enabling the investigation of these structures in a way that was not accessible until recently. In the present work, we investigate the energy levels of quantum wells GaAs/AlGaAs grown on a GaAs substrate with different orientation using magnetophotoluminescence technique. The results reveal optical transition associate with the energy levels of the transition electron-heavy hole and electron light-hole at 0 Tesla. Increasing the magnetic field induced the emission of two new energy levels that had not yet been observed at room temperature. The first transition inovelves an electron and the second heavy-hole level, showing invariance in spin polariza tion. The second transition exhibited asymmetric behaviour, for spin up polarization, the level corresponds to electrons recombinin with the first Landau level of light holes, while for spin down polarization, it was associated with the transition between electrons and the third Landau level of heavy holes. Therefore, the magnetophotoluminescence technique applied at room temperature allowed the direct measurement of excited levels and the asymmetry in the emission of a specific spin population, which had no yet been reported.Esforços da comunidade científica têm sido dedicados ao desenvolvimento e à incorporação de semicondutores de alta qualidade nas mais diversas aplicações. Grande parte desse trabalho foi direcionado para as técnicas de crescimento, como a epitaxia por feixes molecu lares, possibilitando a fabricação de nanoestruturas, como os poços quânticos, por exemplo. Entre os materiais utilizados para a confecção de nanoestruturas destaca-se o arseneto de gálio (GaAs), um composto binário que possui alta versatilidade e compatibilidade com outros compostos da família III-V. Dentre os inúmeros avanços realizados em termos científicos, atualmente, as tecnologias disponíveis permitem a aplicação de técnicas, como magneto-fotoluminescência em diferentes regimes de temperatura e com alta estabilidade térmica e mecânica, viabilizando a investigação dessas estruturas em regimes que até a pouco tempo não eram acessíveis. No presente trabalho, foram investigados o comporta mento dos níveis de energia de poços quânticos de GaAs/AlGaAs crescidos em diferentes orientações do substrato de GaAs, utilizando a técnica de magneto-fotoluminescência. Os resultados revelaram transições ópticas envolvendo níveis de energia associados a transição elétron-buraco pesado e elétron-buraco leve à 0 T. O aumento do campo magnético induziu a emissão de dois novos níveis de energia que ainda não haviam sido observados em temperatura ambiente. A primeira transição envolve elétron e o segundo nível de buraco pesado, se mostrando invariante em relação a polarização de spin. A segunda transição apresentou um comportamento assimétrico, em que para a polarização de spin up o nível corresponde a elétrons recombinando com o primeiro nível de Landau de buracos leves, e a polarização de spin down foi associada a transição entre elétrons e o terceiro nível de Landau de buracos pesados. Portanto, a técnica de magneto-fotoluminescência aplicada em temperatura ambiente permitiu medir diretamente níveis excitados e a assimetria na emissão de determinada população de spin que ainda não havia sido reportada.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88887.840774/2023-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::PROP.OTICAS E ESPECTROSC.DA MAT.CONDENS;OUTRAS INTER.DA MAT.COM RAD.E PART.FotoluminescênciaPoços quânticosCampo magnéticoTemperatura ambienteEfeitos da quantização magnética nas transições ópticas de poços quânticos no regime de temperatura ambienteEffects of magnetic quantization on optical transitions of quantum wells in the room temperature regimeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8905https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/9504c3b9-4523-4055-a605-d9ccd3e04982/download57e258e544f104f04afb1d5e5b4e53c0MD51falseAnonymousREADORIGINALDissertação_Vinicius.pdfDissertação_Vinicius.pdfapplication/pdf32807767https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/3857ba2f-af41-4b8b-92d3-33852c70cbaf/download96112abe331c530173ad5e665abec4b4MD53trueAnonymousREADTEXTDissertação_Vinicius.pdf.txtDissertação_Vinicius.pdf.txtExtracted texttext/plain104377https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d24381f0-f907-4bc6-9311-c010dce21d9b/downloadd42cf3840af26f7ab42eceb239866c2fMD54falseAnonymousREADTHUMBNAILDissertação_Vinicius.pdf.jpgDissertação_Vinicius.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3834https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/ccfa8a5c-86d5-4e66-9b8c-aa6d125c955c/downloadcba6aa9faa0e6b2295241d943c77cab9MD55falseAnonymousREAD20.500.14289/220232025-05-08 00:18:36.793http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22023https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-05-08T03:18:36Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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