Growth and characterization of group-iii nitride nanocolumnar structures - crecimiento y caracterización de estructuras nanocolumnares de nitruros dle grupo iii

Resumen

Los nitruros del grupo III son semiconductores de band gap directo, cubriendo un espectro de energías amplio, de 0.7eV (InN) hasta 6.2 eV (AlN) lo que les hace idóneos para la aplicaciones optoelectrónicas en visible y ultravioleta (UV). Por eso son los principales materiales para la fabricación de diodos LED y láseres en azul y UV. Sin embargo las capas compactas crecidas epitaxialmente aun sufren por su difícil dopaje tipo-p y altas densidades de defectos cristalinos extendidos. Los defectos degradan sustancialmente las propiedades ópticas y eléctricas del material y el funcionamiento de los dispositivos fabricados. Las estructuras nanocolumnares basadas en nitruros presentan una alternativa para evitar los inconvenientes del material compacto, puesto que tienen una excepcional calidad cristalina, presentando ausencia de defectos extendidos, y por lo tanto alta eficiencia óptica . La Tesis Doctoral se centra en el crecimiento por epitaxia de haces moléculares (molecular beam epitaxy, MBE) y caracterización de estructuras nanocolumnares de nitruros de grupo III (GaN, AlGaN e InGaN) así como de heteroestructuras nanocolumnares: nanocolumnas con discos cuánticos (quantum disks, QDisks), diodos de homo- y heterounion y nanocavidades columnares que incluyen espejos de Bragg, con vistas a su aplicación en los dispositivos optoelectrónicos. Las técnicas de caracterización estructural y óptica (SEM, TEM, PL, CL y Espectroscopía Raman) aplicadas aportan la información necesaria para la optimización de las condiciones de crecimiento. Se emprendió un estudio detallado de la fase de nucleación y como resultado se propone un modelo para explicar el crecimiento nanocolumnar. Finalmente, los primeros diodos LED nanocolumnares han sido procesados y caracterizados, demostrando de tal forma su potencial para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos.