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Type: TESE
Title: Termodinâmica estatística e transporte em semicondutores de gap largo em campos elétricos moderados para intensos
Author: Rodrigues, Cloves Gonçalves
Advisor: Vasconcellos, Aurea Rosas, 1939-
Abstract: Resumo: Apresentamos um estudo extenso e detalhado do estado termodinâmico de não-equilíbrio, e de propriedades ópticas e de transporte de semicondutores polares de gap direto na presença de campos elétricos moderados e intensos. Para tal fim recorremos à teoria cinética quântica não-linear, que é baseada num atual e poderoso formalismo mecânico estatístico de ensembles para sistemas abertos longe do equilíbrio. Particular atenção foi dada ao caso de semicondutores polares de gap largo, especialmentes aos nitretos dos elementos da coluna III ( III-N, como GaN, InN, AlN ). Foram deduzidas as equações de evolução temporal para: o momento dos portadores, a energia dos portadores, a energia dos fônons ópticos longitudinais e trânsversais e dos fônons acústicos. Cálculos numéricos foram realizados considerando o caso particular do plasma fotocriado no semicondutor polar polar de gap direto GaN, na forma zincblenda ( cúbico ) e wurtzita ( hexagonal ), nas condições iniciais estabelecidas em um experimento de espectroscopia óptica de resolução temporal ultra-rápida. Analizamos tanto o estado transiente quanto o estacionário. Foi estudado também o caso dos semicondutores dopados tipo n, em particular: n-AlN, n-GaN e n-InN, todos na forma wurtzita. Comparações com outros resultados teóricos foram feitos para o Arseneto de Gálio e Nitreto de Gálio. Comparações com resultados experimentais no estado estacionário foram realizados para o Arseneto de Gálio e para o GaN, porém a campos baixos; até o presente há inexistência de experimentos em materiais III-N em campos intensos. Além das propriedades de transporte, estudamos também propriedades ópticas ( luminescência e absorção ) analizando o efeito de campo elétrico sobre os espectros

Abstract: It is presented a somewhat extented and detailed study of the nonequilibrium thermodynamic state, as well as transport and optical properties of direct-gap polar semicondutors when under the action of moderate to intense electric fields. For that purpose we resort to a nonlinear quantum kinetic theory which is based on a nowadays existent powerful and physically sounded mechanical statistic ensemble formalism for far-from-equilibrium open systems. Particular attention was given to the case of large-gap polar semicondutors, mainly the III-Nitrides ( like GaN, InN, AlN ). The equations of evolution - in the nonequilibium ( dissipative ) thermodynamic state of the system - for the enerfy and the linear momentum of the carrier, the energy of the optical ( LO and TO ) as well as acoustical phonons, are derived. Specific numerical calculations have been performed considering the particular case of the photoinjected plasma in GaN in both the wurtzite ( hexagonal ) and zincblende ( cubic ) crystalline structures, in conditions akin to those present in a typical pump-probe experiment in ultrafast time-resolved optical spectroscopy. The transient and the steady state are analized. It has also beeb considered the case of doped GaN, AlN, and InN in the wurtzite ( hexagonal ) structure. Are also presented comparisons with other theoretical calculations and with some experimental results. This is done far GaN and also GaAs, once for the latter there exists a good amount of experimental data. This is not the case for III-N in high fields when up to present experimental reports are not available; we have only make comparison whith meansurements of mobility in GaN ( cubic ) at low fields. Besides the study of Transport properties it has also been studied optical properties, particularly absorption and luminescence, analyzing the effect of the electric field on the corresponding spectra
Subject: Mecânica estatística
Termodinâmica estatística
Semicondutores de gap largo
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2001
Appears in Collections:IFGW - Dissertação e Tese

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