Confinamento de fónons ópticos em estruturas piezoelétricas periódicas e quasiperiódicas

We study the optical-phonon spectra in periodic and quasiperiodic (Fibonacci type) superlattices made up from III-V nitride materials (GaN and AlN) intercalated by a dielectric material (silica - SiO2). Due to the misalignments between the silica and the GaN, AlN layers that can lead to threading dislocation of densities as high as 1010 cm−1, and a significant lattice mismatch (_ 14%), the phonon dynamics is described by a coupled elastic and electromagnetic equations beyond the continuum dielectric model, stressing the importance of the piezoelectric polarization field in a strained condition. We use a transfer-matrix treatment to simplify the algebra, which would be otherwise quite complicated, allowing a neat analytical expressions for the phonon dispersion relation. Furthermore, a quantitative analysis of the localization and magnitude of the allowed band widths in the optical phonon s spectra, as well as their scale law are presented and discussed

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Neste trabalho estudamos o espectro de fónons ópticos em estruturas periódicas e quasiperiódicas (tipo Fibonacci) compostas pelos nitretos da família dos semicondutores III-V (GaN and AlN) intercalados por um material dielétrico (sílica-SiO2). Devido ao desalinhamento entre as camadas da sílica e do GaN, AlN, que pode levar a deslocamentos atômicos com densidade eletrônica tão alta quanto 1010 cm−1, e uma diferença de parâmetro de rede (_ 14%), a dinâmica dos fónons será descrita por meio de um modelo teórico em que as equações eletromagnéticas e elásticas estão acopladas através do tensor piezoelétrico, ressaltando o campo de polarização piezoelétrica presente. Usamos também um tratamento de matriz transferência para simplificar a álgebra do problema, que seria, caso contrário, bastante complicada, permitindo uma expressão analítica elegante para a curva de dispersão dos fónons. Além disso, uma análise quantitativa da localização e magnitude das larguras de bandas de energia permitida no espectro dos fónos ópticos, assim como a sua lei de escala são apresentados e discutidos