Nanowires de InP: cálculo do espectro de absorção via método k.p

Abstract

AGRADECIMENTOSComeço agradecendo do fundo do meu coração à minha mãe, Renata, e ao meu falecido pai, Agostinho. Sem o esforço de vocês, especialmente o dela, eu não estaria onde estou. Não esquecendo dos meus avós maternos, Francisco e Sebastiana, e da minha querida irmã, Talita, que também me apoiaram muito. Amo vocês.Agradeço imensamente minha noiva, Jéssica, por ter aparecido na minha vida na hora certa. Sem você o mundo seria cinza. Te amo muito.Expresso meu agradecimento especial ao José Pedro pelo grande apoio que tem dado à nossa família, obrigado.Destaco duas pessoas que me ajudaram muito: meu roommate de casa e laboratório, PauloEduardo; e nosso orientador, Guilherme Matos Sipahi. Obrigado pelo apoio e discussões, sem vocês esse estudo não seria possível.Meus companheiros e companheiras desta longa jornada que foi a graduação e o mestrado O valor da ciência "...Para mim, o maior feito da ciência é permitir que a humanidade veja que nosso mundo é compreensível. Que por meio da ciência e do pensamento racional, podemos entender como o Universo funciona. Se você não entende como o mundo funciona, então tudo passa a ser um mistério. Se tudo é mágico e misterioso, então você passa a deixar de usar a lógica. E tudo se resume a crer. Nossa sanidade depende do conhecimento do que ocorre à nossa volta. Que não é apenas questão de destino, que há razão para muitas coisas. A razão é ciência. Compreender a razão das coisas é ciência..." and wurtzite (WZ) crystal phases, in their equivalent growth directions. We use the k.p method formulation that allow the description of both structures with the same Hamiltonian, the envelope function approximation and the plane wave expansion. The absorption power was calculated for transitions between valence and conduction bands using Fermi's Golden Rule. Although the k.p method demands less computational effort, when compared to ab initio calculations, the k.p matrices can break the giga elements barrier. To deal with these matrices, we implemented an linear system solver method, the LOBPCG, using the processing power available in current GPUs. The new resolution method showed a considerable gain comparing the performance of direct diagonalization methods, when tested in systems with confinement in one direction. The lack of an adequate preconditioner limits its use in NWs.The absorption spectra calculations for ZB NWs presented a 90% plus anisotropy, whilst WZ NWs have two distinct regimes, ruled by the presence of an optically forbidden state at valence band maximum. In summary, the results obtained with the theoretical model in this study are in great agreement with optical properties reported in the literature, including the optically forbidden state observed in other WZ systems with high quantum confinement.

Determinação de parâmetros para Hamiltonianos k.p a partir de estruturas de bandas pré-existentes

“…Para resolvermos a equação 2.24, vamos utilizar a teoria de perturbação independente do tempo através do método de Löwdin. 51 Nesse formalismo, os estados são divididos em duas classes A e B. A classe A refere-se às funções que serão a base do Hamiltoniano matricial e a classe B às demais bandas.…”

Efeitos do strain em nanofios politípicos

“…Fonte: Adaptada de FARIA JUNIOR. (11) nas referências (43)(44)(45)(46), onde as funções de Bloch são consideradas idênticas em cada lado da interface, seguirei a consideração feita nas referências (11,47), onde as funções de Bloch são tomadas como sendo diferentes em casa lado da interface. A suposição de que as funções de Bloch são idênticas em cada lado da interface, implica em elementos da matriz k.p e de strain iguais nas camadas A e B, portanto, como consequência de se considerar funções de Bloch diferentes em cada camada, temos diferentes termos dos Hamiltonianos matriciais k.p e de strain ao longo da direção de crescimento z devido as diferentes características que os materiais de cada camada possam vir a ter.…”