In the present work, we have investigated the application of InAs/GaAs submonolayer quantum dots (SML-QDs) as a new type of nanostructures for mid-infrared detection, which are slowly replacing conventional Stranski-Krastanov quantum dots (SK-QDs) in some specific applications. Photoluminescence (PL) and cross-seccional scanning tunneling microscopy (X-STM) were used to investigate and optimize their growth conditions. Subsequently, several infrared photodetectors based on InAs/GaAs SML-QDs were grown by molecular beam epitaxy, processed in a clean room by photolithography, and finally tested extensively to determine how their performance improves when grown with a (2×4) surface reconstruction, achieved either at low temperatures (490 C) with a low As flux (8.0 E-8 Torr) or at high temperatures (528 C) with a high As flux (7.0 E-7 Torr). Since one drawback of SK-QDs is their low surface densitywhich is roughly 10-100 times lower than that of SML-QDswe also propose a way to further increase their density using the seed concept. By pre-depositing InAlAs quantum dots, which naturally have a density 10 times higher than InAs SK-QDs, the strain field generated by the first layer of InAlAs QDs can serve as a seed to nucleate the second layer of InAs QDs, which helps to increase their density when the separation is kept small.

No presente trabalho, investigamos a aplicação de pontos quânticos de submonocamada de InAs/GaAs (SML-QDs) como um novo tipo de nanoestruturas para a detecção de radiação no infravermelho médio, que vem aos poucos substituindo os pontos quânticos convencionais de Stranski-Krastanov (SK-QDs) em algumas aplicações específicas. As técnicas de fotoluminescência (PL) e microscopia de varredura por tunelamento em seção transversal (X-STM) foram utilizadas para investigar e otimizar suas condições de crescimento. Posteriormente, vários fotodetectores de radiação infravermelha baseados em SML-QDs de InAs/GaAs foram crescidos por epitaxia de feixe molecular, processados em uma sala limpa por fotolitografia e, finalmente, testados extensivamente para determinar o desempenho deles quando crescidos com uma reconstrução de superfície (2 × 4) que pode ser alcançada em baixas temperaturas (490 C) com baixo fluxo de As (8.0 E-8 Torr) ou em altas temperaturas (528 C) com alto fluxo de As (7.0 E-7 Torr). Como uma das desvantagens dos SK-QDs é a baixa densidade superficial delesque é aproximadamente 10-100 vezes menor que a dos SML-QDstambém propomos uma maneira de aumentar a densidade dos próprios InAs SK-QDs usando o conceito de semente. Ao pré-depositar pontos quânticos de InAlAs, que naturalmente possuem uma densidade cerca de dez vezes maior que a dos SK-QDs de InAs, o campo de tensão gerado pela primeira camada de QDs de InAlAs pode influenciar a nucleação dos SK-QDs de InAs na segunda camada, o que contribui para aumentar a densidade de nanoestruturas na camada superior quando a camada de GaAs entre as duas é mantida muito fina.