Oscilaciones ópticas polares en heteroestructuras

Abstract

Hacia finales de los años sesenta se desarrollaron técnicas de crecimiento cristalino epitaxal que permiten controlar las sucesivas deposiciones de capas atómicas una a una, lo que permite obtener sistemas con un carácter marcadamente cuántico en cuanto a sus propiedades se refiere. Con ello se puede fabricar nuevos materiales compuestos, diseñados a voluntad, cuyas propiedades físicas dependen acusadamente de los parámetros de diseño (naturaleza química de los materiales que se combinan, espesores de las distintas capas de éstos, cuán abruptos resultan la intercaras, etc.). Esto conlleva una fenomenología muy variada y, por tanto, un vasto campo de aplicación tecnológico, ejemplo de ello es el diseño de emisores luminosos de alta potencia, transistores de alta velocidad, amplificadores con bajo nivel de ruido, fotodetectores ultrarrápdos, láseres de alta eficiencia y otros dispositivos electrónicos. El elemento de interés en todo esto está en la disponibilidad de diseñar a la heteroestructura con el propósto de obtener ciertas propiedades que no pueden alcanzar a partir de homoestructuras. Un ejemplo de esta situación es el láser semiconductor basado en una heteroestructura doble, con la cual se consigue aumentar tanto el confinamiento de los portadores como el de la onda luminosa. La nueva nanoelectrónica, que está cambiando el mundo sale de ahí. Este ejemplo, típico del progreso en ciencia y tecnología de semiconductores, ilusta lo que es frecuentemente el proceso de constante expansión del conocimiento en el que la ciencia básica y los desarrollos tecnológicos se retroalimentan en una mutua relación más interesante y compleja de lo que a veces se piensa. Un desarrollo del tipo técnico permite grandes avances en conocimientos básicos y en el descubrimiento de nuevos fenómenos y éstos a su vez abren nuevas posibilidades de aplicaciones prácticas. En el caso de la nueva nanoelectrónica este panorama es sumamemte fascinante. En la fisica del estado sólido un aspecto muy importante es el estudio de los fonones; específicamente los fonones ópticos. Para el caso del estudio de los fonones en superredes (SL) y pozos cuánticos (QW), generalmente se recurre al modelo microscópico continuo, en el límite de longitud de onda larga para las oscilaciones. Con este enfoque se dedujo un Hamiltoniano de interacción de electrón-fonón que constituye el elemento básico para calcular muchas propiedades fisicas de estos sistemas. El cálculo numérico microscópico, basado o no en primeros principios, demostró que los modos ópticos de oscilación en este tipo de estructura pueden diferenciarse. Por ejemplo, en las SL se identifican fonones confinados en uno de los materiales constituyentes y fonones localizados en las intercaras.