Análisis teórico de la dependencia con la temperatura de los espectros de heteroestructuras de puntos cuánticos autoensamblados de InAs/GaAs.

Abstract

Este trabajo analiza la dependencia con la temperatura del espectro electrónico de heteroestructuras autoensambladas de InAs/GaAs con geometría anular, consideradas tanto de forma aislada como acopladas lateralmente. La descripción se construye a partir del modelo multibanda de Kane, que permite incorporar la no parabolicidad de la banda de conducción, la mezcla interbanda y la variación térmica de la masa efectiva y de la brecha de energía. Mediante una aproximación adiabática se reduce el problema tridimensional a un Hamiltoniano efectivo bidimensional, cuyo potencial de confinamiento depende de la geometría, la temperatura, la separación entre centros y la presencia de campos externos. Los niveles ligados se obtienen con el método de elementos finitos y un procedimiento autoconsistente para tratar la dependencia de la masa efectiva con la energía. Se estudia la evolución del espectro con la temperatura y con la separación interanular, así como la reorganización de los estados bajo campos eléctricos y magnéticos. Los resultados muestran que la reducción térmica de la masa efectiva domina sobre el debilitamiento de la barrera de confinamiento en el régimen analizado y produce desplazamientos y reordenamientos de los niveles que no aparecen en la aproximación parabólica. También se identifica una separación intermedia energéticamente favorable, asociada a la deslocalización de la función de onda y a una reducción de la contribución cinética. Finalmente, a partir del espectro discreto se calculan la energía interna, la entropía, la capacidad calorífica y la energía libre de Helmholtz, lo que permite relacionar la respuesta termodinámica con la geometría y los campos externos.