Ultrafast dynamics of excited carriers in GaAs by a time-resolved differential reflectivity

• Autor(a) principal: Darabian, Hamid
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/13008
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA; Espectroscopia “pump-probe”; Refletividade diferencial resolvida no tempo; GaAs; Interação elétron-fônon; Pump-probe spectroscopy; Time-resolved differential reflectivy; GaAs; Electronphonon interaction

Neste estudo, a dinâmica dos portadores de carga fotoexcitados nos cristais de GaAs é investigada pelo m´método de refletância diferencial resolvida no tempo. O aparato ´e montado em uma configuração de “pump-probe”, com comprimento de onda ajustável e duração de pulso de 100 fs. Três amostras de cristais de GaAs, cada uma com diferentes n´níveis de dopagem, são consideradas neste trabalho. Os dados obtidos na espectroscopia de “pump-probe” revelam que o tempo de relaxação dos elétrons excitados na banda de condução ´e altamente dependente de sua energia. Um tempo de relaxação em torno de 4 ps foi medido para os elétrons excitados em 720 nm, enquanto que para excitação em 800 nm, o tempo de relaxação ´e de 12 ps. Esse comportamento ´e atribuído a diferentes mecanismos de interação elétron-fônon. De modo que, para baixa energia de excitação, a interação Frohlich ´e dominante, enquanto que para alta energia de excitação o espalhamento “intervalley” desempenha o papel principal na relaxação energética dos elétrons. Além disso, as amostras com diferentes n´níveis de dopagem são consideradas para observar o efeito da dopagem na dinâmica dos elétrons, particularmente na relaxação de energia. Os dados não mostram mudanças consideráveis no tempo de relaxa¸c˜ao dos elétrons para diferentes n´níveis de dopagem. No entanto, fica a influência da concentração de portadores de carga excitados considerável no tempo de relaxação e na recuperação das mudanças induzidas nas propriedades ópticas. A alta concentração de portadores de carga fotoexcitados gera rápida relaxação energética dos elétrons e recuperação dos efeitos ópticos não lineares. Além disso, os efeitos da difusão dos portadores de carga são estudados através de simulações baseadas no modelo ambipolar. Os resultados da simulação mostram que os efeitos de difusão no GaAs são mais pronunciados no menor comprimento de onda em uma configuração degenerada de “pump-probe”.