Proponemos una investigación teórica de las diferentes propiedades ópticas y de transporte en sistemas nano-estructurados que presentan un acoplamiento fuerte de la luz con excitaciones electrónicas. Los dos sistemas que vamos investigar son microcavidades semiconductoras y celdas solares de tercera generación. En los primeros sistemas, estudiaremos las propiedades ópticas de los condensados exciton-polaritónicos desordenados, que fueron observados recientemente en experimentos. Los segundos sistemas, ofrecen una gran perspectiva para las energías renovables y planeamos estudiar los efectos de desorden en la absorción óptica y en el transporte de excitaciones electrónicas._x000D_ _x000D_ Los temas más específicos que proponemos para la investigación son:_x000D_ _x000D_ - La condensación de Bose-Einstein de exciton-polaritones en un conjunto de estados localizados producidos por un potencial de desorden fotónico, con un enfoque en las propiedades de la polarización de la luminiscencia. Estudiaremos la coherencia espacial de la luminiscencia y la posible multi-estabilidad de estados de este sistema bajo las condiciones de excitación fuera del equilibrio._x000D_ _x000D_ - Las propiedades de semi-vórtices en los condensados polaritónicos en microcavidades con un desorden tan débil, que todavía permanece la superfluidez del sistema polaritónico. En particular, estudiaremos los efectos de fijación de polarización del condensado y los procesos de disociación de vórtices enteros en pares de semi-vórtices en la presencia de desorden._x000D_ _x000D_ - La absorción de luz en un conjunto cuasi-periódico de puntos cuánticos semiconductores que forman la capa activa de una celda solar de tercera generación. Estudiaremos los efectos de desorden en los tamaños y formas de cristalitos (puntos cuánticos) y los efectos del transporte de portadores entre los cristalitos, en particular, el transporte asistido por fotones. _x000D_

La observación de la condensación de Bose-Einstein de los exciton-polaritones en microcavidades semiconductoras realizada por diferentes grupos experimentales en las microcavidades hechas de diferentes semiconductores, reveló varias particularidades novedosas. Estas observaciones, exigen el desarrollo más avanzado de la teoría de este fenómeno, que toma en cuenta la presencia del desorden en la microcavidad semiconductora. Este desorden proviene principalmente de las fluctuaciones en los espesores de los espejos de Bragg que forman la microcavidad. _x000D_ _x000D_ Primero, en los experimentos [22] se observan (en el campo cercano) la emisión de luz que proviene de muchos condensados localizados en el plano de la microcavidad con los tamaños típicos del radio de localización del orden de un micrómetro. Lo más sorprendente, es que la intensidad de emisión de los estados con energía elevada, puede ser más alta que la emisión de los estados con energía más baja. Eso significa que, en cierto sentido, el sistema polaritónico no llega a un estado de equilibrio. Nosotros planeamos elaborar la teoría de la distribución de la intensidad de energía en el espacio real, tomando en cuenta la interacción repulsiva entre polaritones, que resulta en el corrimiento azul de los picos de luminiscencia. Con esta teoría pretendemos también explicar la formación de la coherencia de primer orden entre el conjunto de condensados polaritónicos localizados en el espacio plano de la microcavidad._x000D_ _x000D_ Segundo, hace dos años que predecimos y describimos los defectos topológicos básicos en los condensados polaritónicos, los semi-vórtices o vórtices con momento 1/2 (Ref. [17]). Recientemente, estos semi-vórtices fueron observados por el grupo del Prof. B. Deveaud-Plédran del Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. En este experimento, se observó la fijación de los semi-vórtices por los defectos en la microcavidad, y, también, se reveló la existencia de la fijación de la polarización lineal del condensado polaritónico en una dirección cristalográfica. El valor de la fijación de polarización es aleatorio y depende de la posición en el plano de la microcavidad y los semi-vórtices sólo aparecen en las regiones de la microcavidad con una fijación débil. En otras regiones, únicamente se observan los vórtices enteros (en donde sólo la fase del condensado cambia). Planeamos elaborar una teoría que tome en cuenta la fijación de la polarización y explica cómo, mientras crece la intensidad de fijación, los semi-vórtices se juntan en pares y, finalmente, se forman los vórtices enteros. _x000D_ _x000D_ La tercera parte de nuestro estudio está dedicada a las propiedades ópticas de sistemas en puntos cuánticos desordenados. Estos son los típicos arreglos que absorben luz en las celdas solares de tercera generación [3]. Nuestra meta, es proporcionar una teoría sencilla, basada en el método de enlace fuerte, combinado con la teoría de matrices aleatorias, para el cálculo del coeficiente de absorción en estos sistemas. En particular, calcularemos la absorción de los puntos cuánticos de Si, que aparece por debajo de la brecha indirecta gracias a excitación de los portadores acompañada con la dispersión de ellos en las paredes irregulares del punto cuántico. _x000D_