Impureza isoeletrônica de nitrogênio em materiais e heteroestruturas de materiais semicondutores

Abstract

Neste trabalho, apresentamos uma revisão dos efeitos da impureza isoeletrônica de nitrogênio nas propriedades ópticas e elétricas de materiais semicondutores III-V e alguns resultados experimentais de fotoluminescência em poços quânticos de GaAs/GaAsSbN crescidos pela técnica de Epitaxia por Feixe Molecular. Impurezas isoeletrônicas de nitrogênio causam profundas modifi cações nas propriedades ópticas e elétricas de materiais semicondutores, principalmente devido à sua grande eletronegatividade. As principais alterações no material hospedeiro, devido à inserção do N, são: grande redução do “gap” de energia (150 meV por % de N), aumento no valor da massa efetiva e alta densidade de estados profundos no “gap” do material. No sistema GaAs/GaAsSbN, por exemplo, observamos uma redução de 132,0 meV para uma variação de 1,3 % na concentração de N. A forte redução no valor do “gap” de energia tem permitido o desenvolvimento de lasers semicondutores, crescidos sobre o substrato de GaAs, com emissão na região espectral de transmissão de dados em fi bras ópticas de sílica (1,3 – 1,55 μm). Do ponto de vista teórico, as modifi cações nas propriedades ópticas e elétricas do material hospedeiro, induzidas pelos átomos de N, são descritas por um modelo relativamente simples baseado na repulsão entre o estado localizado de N e os estados estendidos da banda de condução do semicondutor, modelo “band-anticrossing”.