Self Assembly of semiconductor nanostructures

 Abstract In this work we present the growth and characterization of GaAs self-assembled quantum wires (SAQWRs), and InAs self-assembled quantum dots (SAQDs) by molecular beam epitaxy on (631)-oriented GaAs substrates. Adatoms on the (631) crystal plane present a strong surface diffusion anisotropy which we use to induce preferential growth along one direction to produce SAQWRs. On the other hand, InAs SAQDs were obtained on GaAs(631) with SAQWRs by the Stransky–Krastanov (S-K) growth method. SAQDs grown directly on (631) substrates presented considerable fluctuations in size. We study the effects of growing a stressor layer before the SAQDs formation to reduce these fluctuations.Keywords : Quantum wires, quantum dots; selfassembly; molecular beam epitaxy

Estudio de la influencia de la segregación de indio y del campo eléctrico interno en las propiedades ópticas de heteroestructuras de pozos cuánticos III-V

The surface segregation in III-V semiconductor alloys produce abrupt interfaces, and modifies the potential profiles, alternating the electronic states in the quantum well and the emission energy in the photoluminescence spectrum. In this work, the Schrödinger equation is solved by means of a power series considering a Cauchy type symmetrical potential, which is soft and decreasing to infinity. This potential is proposed due to the changes in the potential profile from quantum well by the segregation of atoms during the growth process. The ground state energy was determined according to the parameters that characterize this potential. This model was applied to the particular case of indium segregation in the InGaAs/GaAs system. The ground state energy transition is calculated from the difference in energy between the electron and hole in function of well width. These calculations are in agreement with the reported photoluminescence peak energies. In addition, the influence of the electrical field due to the piezoelectric effect on the photoluminescence emission is studied. For this purpose, an electron variational wavefunction was considered and the ground state energy transition in the active region of the heterostructure was calculated from the difference in energy between the electron and hole in function of well width and the electric field. For InGaAs/GaAs quantum wells, the ground energy is adjusted within this model coinciding our theoretical calculations with the experimental part.La segregación superficial de átomos en las aleaciones de semiconductores III-V produce interfaces abruptas y modifica los perfiles del potencial, alternando los estados electrónicos en el pozo cuántico y la energía de emisión en el espectro de fotoluminiscencia. En este trabajo se resuelve mediante serie de potencias la ecuación de Schrödinger considerando un potencial simétrico tipo Cauchy, el cual es suave y decreciente al infinito. Se propone dicho potencial debido a los cambios en el perfil del potencial del pozo cuántico por la segregación de átomos durante el proceso de crecimiento. Se determinó la energía del estado base en función de los parámetros que caracterizan este potencial. Este modelo fue aplicado al caso particular de la segregación de indio en el sistema InGaAs/GaAs. La energía de transición del estado base se calcula a partir de las diferencias de energía entre el electrón y el hueco en función del ancho del pozo. Dichos cálculos están de acuerdo con los picos de energía de fotoluminiscencia reportados. Adicionalmente, la influencia del campo eléctrico debido al efecto piezoeléctrico en la emisión de fotoluminiscencia es estudiada. Para esto se consideró una función de onda variacional de electrones y se calculó la transición de energía del estado base en la región activa de la heteroestructura a partir de las diferencias de energía de electrones y huecos en función del ancho del pozo y del campo eléctrico. Para pozos cuánticos de InGaAs/GaAs la energía base es ajustada dentro de este modelo coincidiendo nuestros cálculos teóricos con la parte experimental

Self Assembly of semiconductor nanostructures

In this work we present the growth and characterization of GaAs self-assembled quantum wires (SAQWRs), and InAs self-assembled quantum dots (SAQDs) by molecular beam epitaxy on (631)-oriented GaAs substrates. Adatoms on the (631) crystal plane present a strong surface diffusion anisotropy which we use to induce preferential growth along one direction to produce SAQWRs. On the other hand, InAs SAQDs were obtained on GaAs(631) with SAQWRs by the Stransky–Krastanov (S-K) growth method. SAQDs grown directly on (631) substrates presented considerable fluctuations in size. We study the effects of growing a stressor layer before the SAQDs formation to reduce these fluctuations