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Se prepararon puntos cuánticos de CdSe y CdSe/ZnS (núcleo/capa) con ácido oleico como agente estabilizante en medio orgánico y se examinan las propiedades ópticas de los nanocristales obtenidos. En la obtención de CdSe, se estudió la influencia del O2 en la cinética de crecimiento de los puntos cuánticos. Durante los primeros 90 s, el crecimiento de los nanocristales en presencia de O2 fue 1,6 veces mayor que en atmósfera inerte. A pesar de este rápido crecimiento, el O2 afectó las propiedades ópticas de los nanocristales, formando bandas de absorción anchas y espectros de fluorescencia de baja intensidad. En contraste, los puntos cuánticos de CdSe sintetizados en atmósfera inerte presentaron picos de absorción bien definidos y fluorescencia aguda e intensa. Estas propiedades se intensificaron con la formación de un 10% de la monocapa de ZnS: para un núcleo de 2.50 nm, el rendimiento cuántico de fluorescencia (ΦFl) en la región del verde se incrementó de 5,5 % a 42,3%. El procedimiento de síntesis de nanocristales de CdSe/ZnS desarrollado con baja concentración de Zn2+ y con un exceso de S2- puede emplearse en la obtención de materiales con excelentes propiedades fotoluminiscentes para aplicaciones como biomarcadores, sensores, catálisis y celdas solares. CdSe and CdSe/ZnS (core/shell) quantum dots with oleic acid as stabilizing agent in organic medium were prepared and their optical properties were examined. For CdSe synthesis, the influence of O2 in the growth kinetics of quantum dots was determined. In the first 90 s, the nanocrystals growth was 1.6 higher in presence of O2 than when reaction was carried out in N2 atmosphere. However, the growth rate with O2 is not favorable because the nanocrystal optical properties were affected: wider absorption band and lower fluorescence that those obtained in inert atmosphere. Properties of CdSe nanocrystals synthesized in inert atmosphere were intensified with 10% of monolayer. For a core with 2.5 nm diameter, the fluorescence quantum yield (ΦFl) in the green region increased from 5.5% to 42.3%. In this work, a low Zn2+ (diethylzinc) precursor concentration was used to produce a. The synthesis process of CdSe / ZnS nanocrystals developed with low concentration of Zn2+ and an excess of S2- can be used to obtain materials with excellent photoluminescent properties for applications such as biomarkers, sensors, catalysis, and solar cells. Pontos quânticos CdSe e CdSe/ZnS (núcleo/couraça) com ácido oleico como um agente de estabilização em um meio orgânico foi preparado e as propriedades ópticas dos nanocristais obtidos são examinados. Na obtenção de CdSe, a influência da O2 foi estudada em cinética de crescimento de pontos quânticos. Durante o primeiro crescimento de 90 s dos nanocristais na presença de O2 foi de 1,6 vezes mais elevado do que em atmosfera inerte. Apesar deste crescimento rápido, O2 afecta as propriedades ópticas dos nanocristais, formando bandas de absorção ampla e espectros de fluorescência de baixa intensidade. Em contraste, CdSe sintetizados em atmosfera inerte mostrou picos bem definidos de absorção e fluorescência nítida e intensa. Estas propriedades são intensificadas pela formação de 10% da monocamada de ZnS: para um núcleo de 2,50 nm, o rendimento quântico de fluorescência (ΦFl) na região do verde aumentou de 5,5% para 42,3%. O procedimento de síntese de nanocristais de CdSe/ZnS desenvolvidos com baixa concentração de Zn2+ e o excesso de S2- pode ser utilizada na obtenção de materiais fotoluminescentes, com excelentes propriedades para aplicações como biomarcadores, sensores, catálise e células solares.

En este artículo se presenta un método sencillo para calcular las energías y las funciones de onda correspondientes a los estados más bajos de un excitón capturado por un anillo cuántico tipo II de InP, donde el electrón está confinado dentro del anillo y el hueco se localiza fuera de este. En este trabajo se muestra que la ecuación de Schrödinger para las dos partículas es completamente separable en el límite adiabático, es decir, cuando el ancho del anillo es mucho menor que el radio medio del anillo y la masa efectiva del hueco es mucho mayor que la del electrón. Las ecuaciones diferenciales unidimensionales separadas correspondientes a los movimientos del electrón y del hueco en dirección radial han sido solucionadas mediante el método de barrido trigonométrico, mientras que la solución a las ecuaciones para el movimiento rotacional ha sido hallada por medio de una expansión en series de Fourier. Se presentan resultados de los cálculos de algunos de los niveles de energía más bajos en función del ancho y radio del anillo, y de la intensidad de un campo magnético externo aplicado a lo largo del eje de simetría. Las curvas para los niveles de energía respecto a la intensidad del campo magnético presentan cruces que cambian el ordenamiento de los niveles y también muestran oscilaciones en la energía del estado base. Abstract: We present a simple method for calculating the energies and wave functions corresponding to the low-lying states of exciton captured by type II InP quantum ring, where the electron is confined in the dot and the hole sits outside. We show that the two-particle Schrödinger equation is completely separable in the adiabatic limit, when the ring’s width is much smaller than the ring’s centreline radius and the hole effective mass is much larger than one of the electron. The separated one-dimensional differential equations for the electron and the hole motions in the radial direction we solve by using the trigonometric sweep method, while the solutions of the equations for rotational motions we find by means of the Fourier series expansion technique. We present result of calculation of some low-lying energy levels as functions of the ring’s width and radius and the strength of the external magnetic field applied along the symmetry axis. The curves of the dependencies of the low-lying energies on the magnetic field strength present crossovers change of the level ordering and oscillation of the ground state energy. En este artículo se presenta un método sencillo para calcular las energías y las funciones de onda correspondientes a los estados más bajos de un excitón capturado por un anillo cuántico tipo II de InP, donde el electrón está confinado dentro del anillo y el hueco se localiza fuera de este. En este trabajo se muestra que la ecuación de Schrödinger para las dos partículas es completamente separable en el límite adiabático, es decir, cuando el ancho del anillo es mucho menor que el radio medio del anillo y la masa efectiva del hueco es mucho mayor que la del electrón. Las ecuaciones diferenciales unidimensionales separadas correspondientes a los movimientos del electrón y del hueco en dirección radial han sido solucionadas mediante el método de barrido trigonométrico, mientras que la solución a las ecuaciones para el movimiento rotacional ha sido hallada por medio de una expansión en series de Fourier. Se presentan resultados de los cálculos de algunos de los niveles de energía más bajos en función del ancho y radio del anillo, y de la intensidad de un campo magnético externo aplicado a lo largo del eje de simetría. Las curvas para los niveles de energía respecto a la intensidad del campo magnético presentan cruces que cambian el ordenamiento de los niveles y también muestran oscilaciones en la energía del estado base. Abstract: We present a simple method for calculating the energies and wave functions corresponding to the low-lying states of exciton captured by type II InP quantum ring, where the electron is confined in the dot and the hole sits outside. We show that the two-particle Schrödinger equation is completely separable in the adiabatic limit, when the ring’s width is much smaller than the ring’s centreline radius and the hole effective mass is much larger than one of the electron. The separated one-dimensional differential equations for the electron and the hole motions in the radial direction we solve by using the trigonometric sweep method, while the solutions of the equations for rotational motions we find by means of the Fourier series expansion technique. We present result of calculation of some low-lying energy levels as functions of the ring’s width and radius and the strength of the external magnetic field applied along the symmetry axis. The curves of the dependencies of the low-lying energies on the magnetic field strength present crossovers change of the level ordering and oscillation of the ground state energy.

Las nanoestructuras cuánticas semiconductoras ofrecen un gran potencial en cuanto al diseño de nuevos materiales con propiedades ópticas novedosas. El confinamiento cuántico y la aplicación de campos eléctrico y magnético externos muestran una riqueza de efectos cuánticos cuya aplicación es en muchos casos desconocida. Es notable al respecto la gran cantidad de comprtamientos no lineales que muestran, por ejemplo, la energía excitónica, los tiempos de recombinación, el efecto túnel y la consiguiente extinción de la señal espectral de fotoluminiscencia en los semiconductores. Lo notable de los modelos, y que queda confirmado por los experimentos es la competición entre tres efectos presentes en las nanoestructuras semiconductoras sometidas a confinamiento cuántico: la interacción coulombiana entre el electrón y el hueco, el confinamiento cuántico producido por el desajuste de bandas prohibidas y por el tamaño nanométrico y por último la interacción con campos electromagnéticos externos. El análisis de las propiedades ópticas de nuevos materiales es una rama puntera en la investigación en física del estado sólido. La tesis se ha estructurado de la manera que a continuación se expone. Los primeros tres capítulos están consagrados a explicar la teoría cuántica básica que se usa en la formulación de toda la tesis. Para ello se describen las funciones de onda hidrogenoides en una y dos dimensiones y que guardan gran similitud con el modelo de Bohr. Luego se hace un repaso de los métodos de aproximación más comúnmente empleados en estado sólido, como son la aproximación adiabática, que nos permite desacoplar el movimiento de los electrones y huecos en el plano y en el eje z, pudiendo así separar la función de onda en diferentes contribuciones. Esto tiene obviamente sus limitaciones pero queda corroborada su aplicabilidad por el buen acuerdo en muchos casos con los resultados experimentales. Otra de las aproximaciones empleada es la de la masa efectiva. Su rango de utilidad es bastante bueno y es una magnitud que varía poco con los campos externos aplicados. En cualquier caso se justifica su uso. Una vez analizados los tres efectos cuánticos que compiten entre sí, se pasa a elaborar modelos. El método de cálculo empleado es el variacional. La idea es buscar una función de onda adecuada para el problema y que contenga cada una de las contribuciones, ya sea del potencial coulombiano o la del campo externo. Luego se trata de encontrar el valor de los parámetros que minimizan la energía y de esa manera ya tenemos hallada la función de onda. Con ella ya podemos determinar todas las propiedades de nuestro sistema. Otro de los aspectos analizados es el tiempo de recombinación excitónico. Se observa experimentalmente una competición entre los procesos radiativos y los de efecto túnel. La fuerza de oscilador disminuye al aplicar campo eléctrico por la separación espacial entre el electrón y el hueco. A su vez cuando los niveles son cuasi resonantes con la barrera hay una gran probabilidad de efecto túnel y que empieza a ganar importancia a campos elevados. Los espectros de fotoluminiscencia resuelta en tiempo dan cuenta de tales efectos. Las propiedades ópticas de los puntos cuánticos se explican razonablemente bien con estos modelos. A su vez se abre la posibilidad al estudio de nanoestructuras con dimensionalidad no entera o con otro tipo de geometrías más exóticas.

El uso de las estructuras de baja dimensionalidad es un elemento tecnológico clave en la creación de nuevos dispositivos cuánticos funcionales de la siguiente generación de circuitos integrados electrónicos, fotónicos y espintrónicos y muchos otros dispositivos nanotecnológicos que son necesarios para la sociedad de la información del siglo XXI. Una de las propiedades ópticas más importante es la fotoluminiscencia producida por agentes tales como impurezas y excitones en pozos, hilos y puntos cuánticos de arseniuro de galio GaAs con dimensiones nanométricas bajo la influencia de campos eléctricos y magnéticos y presiones externas. Se presenta la energía de enlace para los tres primeros estados excitónicos en pozos cuánticos de GaAs/Ga1-xA1xAs describiendo el sistema por medio de la teoría cuántica, en la aproximación de masa efectiva y usando el método variacional. The use of low dimensional structures is a key technological element in the creation of new quantum functional devices in the development of the next generation of the electronic, photonic, and spintronic integrated circuits and many other nanoscaled devices that are necessary for the information society of 21st century. One of the most important optical properties is the photoluminescence produced by agents as impurities and excitons in GaAs quantum wells, wires, and dots with nanometric dimensions under the influence of electric and magnetic fields and external pressures. The binding energy for the first three excitonic states in GaAs/Ga1-xA1xAs quantum wells describing the system through quantum theory in the effective mass approximation and using the variational method is presented.