Estudio del transporte y absorción de luz en redes periódicas de puntos cuánticos de semiconductor
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Universidad de Granada
Director
Gómez Campos, Francisco ManuelDepartamento
Universidad de Granada. Programa de Doctorado en Física y Ciencias del EspacioMateria
Transporte electrónico Absorción de fotones Redes de puntos cuánticos Electron transport Photon absorption Quantum dot arrays
Date
2021Fecha lectura
2021-04-20Referencia bibliográfica
Skibinsky Gitlin, Erik Sebastian. Estudio del transporte y absorción de luz en redes periódicas de puntos cuánticos de semiconductor. Granada: Universidad de Granada, 2021. [http://hdl.handle.net/10481/68189]
Patrocinador
Tesis Univ. Granada.; Ministerio de Educación y Ciencia under research Grant Garantía juvenil enero 2018; ENE2016 80944 R funded by the Spanish Ministerio de Economia, Industria y CompetitividadRésumé
En este trabajo se presenta un estudio de las propiedades del transporte
electrónico y la absorción de fotones en redes de puntos cuánticos. Hemos
desarrollado modelos teóricos e implementado un simulador para evaluar la
viabilidad de puntos cuánticos de semiconductor como componentes para células
solares. Para ello, se ha enfocado este estudio en el cálculo de las propiedades de
la estructura de minibandas, movilidad electrónica y coeficiente de absorción de
fotones.
En esta tesis se ha investigado el transporte de electrones en superredes
de puntos cuánticos, un tipo de sistemas altamente ordenados. El transporte
en este tipo de sistemas ha sido estudiado comúnmente mediante modelos de
hopping. Estos modelos han demostrado su eficacia en sistemas desordenados
y disoluciones, en los cuales los autoestados cuánticos tienen un solapamiento
débil y en los cuales no hay periodicidad. A medida que la tecnología progresa,
cada vez se fabrican dispositivos de mayor calidad, en los cuales los puntos
cuánticos están más ordenados. En estos dispositivos los datos experimentales
evidencian un mecanismo de transporte de electrones con características propias
de la conducción a través de bandas de energía. En esta tesis proponemos un
nuevo modelo para ayudar a entender el transporte en estos sistemas en el cual
se combina la dispersión de electrones por la presencia de impurezas con la
termalización mediante dispersión electrón-fonón.
En cuanto a absorción de fotones, nos hemos centrado en el estudio de la
dependencia de la absorción con el material del que está compuesto el punto cuántico, su tamaño, y la distancia entre puntos cuánticos en redes bidimensionales.
Hemos llevado a cabo un análisis en profundidad sobre la dependencia de
la absorción con la dirección de polarización de la luz, temperatura y nivel de
Fermi. Este estudio se ha desarrollado con el objetivo de proponer estrategias
focalizadas en encontrar aplicaciones para células solares de banda intermedia.
Por último, se presentarán resultados aún no publicados sobre este tema en redes
de dimensiones finitas. In this work we present a study on the features of electron transport and
photon absorption in quantum dot arrays. We developed theoretical models
and implemented a simulator to assess the viability of semiconductor colloidal
quantum dot arrays as solar cell active components. To this end, we have focused
our study on the calculation of the miniband structure, carrier mobility and
photon absorption coefficient.
In this thesis we investigated carrier transport in quantum dot superlattices,
a kind of highly ordered systems. Transport in these systems have been
widely studied using hopping models. These approaches seem to be adequate
for disordered and diluted systems, where quantum dot eigenstates overlap
weakly and with no periodicity with other neighboring quantum dot. As the
state of the art continues to advance towards higher quality, better ordered
quantum dot arrays, experimental results report data evidencing band-like
transport features. In this thesis we propose a novel picture helping to understand
carrier transport in these systems, combining impurity scattering effects
with the carrier ensemble thermalization through phonon scattering contribution.
Regarding photon absorption, we mainly focused on studying the inuence
of quantum dot material, size and interdot distance in the absorption in twodimensional
arrays. We carried out a deep analysis on the inuence of light polarization,
Fermi level position and temperature in the system. We developed this
study with the aim of proposing several strategies focused on finding applications
on intermediate band solar cells. Finally a set of unpublished results are presented on this topic for finite systems.