Tesis:
Crecimiento de nitruros del grupo III por epitaxia de haces moleculares para la fabricación de diodos electroluminiscentes en el rango visible-ultravioleta.
- Autor: FERNANDEZ GARRIDO, Sergio
- Título: Crecimiento de nitruros del grupo III por epitaxia de haces moleculares para la fabricación de diodos electroluminiscentes en el rango visible-ultravioleta.
- Fecha: 2009
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION
- Departamentos: INGENIERIA ELECTRONICA
- Acceso electrónico: http://oa.upm.es/3072/
- Director/a 1º: CALLEJA PARDO, Enrique
- Resumen: En esta memoria se presenta el crecimiento por epitaxia de haces moleculares asistida por plasma (PA-MBE) de compuestos (0001) III-N. Su estudio viene motivado por la necesidad de mejorar las prestaciones de los diodos electroluminiscentes (LED) con emisión en el rango visible-ultravioleta para su aplicación en sistemas de iluminación con luz blanca, sistemas de señalización, dispositivos de almacenamiento óptico de alta densidad y sistemas de esterilización. Los modos de crecimiento y la morfología del (0001) GaN se analizaron en función de la temperatura del sustrato y de la relación de flujos Ga/N. Los resultados evidencian tres modos de crecimiento: tridimensional (3D), capa a capa (2D) y por corrimiento de escalones (1D). Las condiciones de crecimiento que dan lugar a cada uno de estos modos se resumieron en un diagrama universal para el crecimiento de (0001) GaN por PA-MBE. La morfología y composición del ternario (0001) InAlN fueron analizadas en función de la relación de flujos y de la temperatura del sustrato. De manera análoga al GaN, los resultados obtenidos se emplearon para construir un diagrama universal de crecimiento. La obtención de capas de InxAl1-xN con x ~ 0.17 abrió las puertas a la fabricación de espejos Bragg (DBR) de InAlN/GaN con ajuste en red centrados a ~ 400 nm y con reflectividades de hasta un 60 % para un total de 10 períodos. El análisis presentado en esta memoria acerca de la incorporación de In en (0001) InAlGaN en función de la temperatura del sustrato y la relación de flujos Al/Ga muestra que la incorporación de In disminuye con ambos parámetros. La calidad cristalina de las capas de InAlGaN resultó ser comparable a la de los sustratos de GaN/zafiro empleados para su crecimiento. El estudio de sus propiedades ópticas, mediante fotololuminiscencia (PL) y espectroscopía de absorción, reveló la presencia de fenómenos de localización excitónica causados por fluctuaciones de composición. Para un contenido de In fijo, estos fenómenos resultaron ser tanto más notables cuanto mayor fue el contenido de Al. Debido a que la localización excitónica reduce la probabilidad de recombinación no radiativa, los resultados sugieren que el cuaternario InAlGaN puede ser empleado para mejorar la eficiencia de los LED de emisión ultravioleta. La optimización del crecimiento de los distintos compuestos III-N permitió la fabricación de LED con pozos cuánticos (QW). Variando la composición y el espesor de los QW se consiguieron LED con emisiones a 355 y 400 nm. Con objeto de fabricar en un futuro matrices de nano-LED se analizaron el crecimiento y las propiedades de las nanocolumnas (NC) de (0001) (Al)GaN. La optimización de su crecimiento auto-ensamblado, sobre sustratos de Si (111), hizo posible la fabricación de discos cuánticos (QDisk) de GaN embebidos en NC de AlGaN. Las propiedades de estos sistemas fueron estudiadas mediante PL en función del espesor de los QDisk y del contenido de Al de las NC y barreras. Para finalizar, se propone un modelo teórico para explicar el crecimiento auto-ensamblado de NC de III-N sobre Si(111).