Estudio del transporte y absorción de luz en redes periódicas de puntos cuánticos de semiconductor

Resumen

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.