Investigación

The binding energy of donor impurities in GaAs quantum dots under the pressure effect

S.T. Pérez–Merchancano ^a, L.E. Bolívar–Marinez ^a and J. Silva–Valencia ^b

ª Departamento de Física, Universidad del Cauca, Popayán, Colombia.

^b Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, A.A 5997, Bogotá, Colombia.

Recibido el 2 de julio de 2007
Aceptado el 18 de septiembre de 2007

Abstract

Calculations of the binding energy of an on–center and off–center shallow hydrogenic impurity in a GaAs quantum dot under hydrostatic pressure are presented. The variational approach within the effective mass approximation is used as the framework for this calculation. The effect of the pressure is to exert an additional confinement on the impurity inside the dot; therefore the binding energy increases for any dot radius and impurity position. We also found that the binding energy depends on the location of the impurity and the pressure effects are less pronounced for impurities on the edge.

Keywords: Quantum dot; impurity; hydrostatic pressure.

Resumen

Nosotros presentamos cálculos de la energía de enlace de impurezas hidrogenoides centradas y por fuera del centro en puntos cuánticos de GaAs bajo presión hidrostática. En este cálculo nosotros usamos el método variacional dentro de la aproximación de la masa efectiva. Se encontro que el efecto de la presión es ejercer un confinamiento adicional sobre la impureza dentro del punto cuántico, por lo tanto la energía de enlace aumenta para cualquier valor del radio del punto, sin importar la posición de la impureza. También encontramos que la energía de enlace depende de la posición de la impureza dentro del punto y que los efectos de la presión son menos pronunciados cuando la impureza esta en el borde del punto.

Descriptores: Puntos cuánticos; impurezas; presión hidrostática.

PACS: 73.21La, 71.55–i, 73.61.Ey, 74.62.Fj

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Acknowledgments

Perez–Merchancano and Bolivar–Marinez would like to thank the VRI–Universidad del Cauca. Silva–Valencia whishes to acknowledges the financial support of the DINAIN (Research Division Colombia National University)–Project: 20601003550.

References

1. M.J. Kelly, Low–Dimensional Semiconductors: Materials, Physics Technology, Devices (Oxford: Clarendon 1995) and references therein.        [ Links ]

2. L. Jacak, P. Hawrylak, and A. Wójs, Quantum Dots, (Springer–Verlag Berlin Heidelberg, 1998).        [ Links ]

3. J.H. Davies, The physics of Low–Dimensional Semiconductors, an Introducction, Cambridge University Press, (1998).        [ Links ]

4. D.K. Ferry and S.M. Goodnick, Transport in nanostructures, Cambridge University Press, (1997).        [ Links ]

5. D. Harrison Quantum well, Wires and Dots, J. Wiley and S. Ltd, Chichester, (2005).        [ Links ]

6. E.L. Ivchenko and G.E. pikus, Superlattices and Other Heterostructures, Springer–Verlag, (1997).        [ Links ]

7. G. Bastard, Phys. Rev. B 24 (1981) 4714.        [ Links ]

8. J. Brown and N. Spector, J. Appl. Phys. 59 (1986) 1179.        [ Links ]

9. N. Porras–Montenegro and S.T. Perez–Merchancano, Phys. Rev. B 46 (1992) 9780.        [ Links ]

10. N. Porras–Montenegro, S.T. Perez–Merchancano, and A. Latgè, J. Appl Phys 74 (1993) 7624.        [ Links ]

11. J.L. Zhu, J.J. Xiong, and B.L. Gu, Phys. Rev. B 41 (1990) 6001.        [ Links ]

12. J.L. Movilla and J. Planelles, Phys. Rev. B 71 (2005) 075319.        [ Links ]

13. H.J. Queisser and E.E. Haller, Science 281 (1998) 945.        [ Links ]

14. F.J. Ribeiro and A. Latgé, Phys. Rev. 50 (1994) 4913.        [ Links ]

15. P.G. Bolcatto and C.R. Proetto, Phys. Rev. B 59 (1999) 12487.        [ Links ]

16. J. Silva–Valencia and N. Porras–Montenegro, J. Appl. Phys. 81 (1997)901.        [ Links ]

17. J.L. Zhu and X. Chen, J. Phys.: Condens. Matter 6 (1994) L123.        [ Links ]

18. J.L. Zhu, Phys. Rev. B 39 (1989) 8780.        [ Links ]

19. V. Ranjan and V.A. Singh, J. Appl. Phys. 89 (2001) 6415.        [ Links ]

20. F. Qu, M. Alcalde, C. G. Almeida, and N.O. Dantas, J. Appl. Phys. 94 (2003) 3462.        [ Links ]

21. H. Schweizer et. al., Superlattices Microstruct. 12 (1992) 419; F.E. Prins et al., ibid. 11 (1992) 321.        [ Links ]

22. M. De Giorgi, D. Tarì, L. Manna, R. Krahne and R. Cingolani, Microelectronics Journal 36 (2005) 552.        [ Links ]

23. J.D. Phillips, P.K. Bhattacharya, and U.D. Venkateswaran, Phys. Status Solidi B 211 (1999) 85.        [ Links ]

24. C. A. Duque, N. Porras–Montenegro, Z. Barticevic, M. Pacheco, and L. E. Oliveira, J. Phys.: Condens. Matter 18 (2006) 1877.        [ Links ]

25. H.O. Oyoko, C.A. Duque, and N. Porras–Montenegro, J. Appl. Phys. 90 (2001) 819.        [ Links ]

26. Sr. Gerardin Jayam and K. Navaneethakrishnan, Solid State Commun. 126 (2003) 681.        [ Links ]

27. A. Benedictal, B. Sukumar, and K. Navaneethakrishnan, Phys. Status Solidi B 178 (1993) 167.        [ Links ]

28. D.J. Wolford and J.A. Bradly, Solid State Commun. 53 (1985) 1069.        [ Links ]