Tesis:
Contribución al desarrollo y caracterización de fotodetectores avanzados basados en nitruros del grupo III.
- Autor: NAVARRO TOBAR, Álvaro
- Título: Contribución al desarrollo y caracterización de fotodetectores avanzados basados en nitruros del grupo III.
- Fecha: 2011
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION
- Departamentos: INGENIERIA ELECTRONICA
- Acceso electrónico: http://oa.upm.es/8572/
- Director/a 1º: MUÑOZ MERINO, Elías
- Resumen: El objetivo de esta tesis es el desarrollo y la caracterización de detectores avanzados, basados en nitruros del grupo III. Es decir, se pretende la utilización de nitruros de galio, indio y aluminio, de manera que se aprovechen las cualidades específicas de estos materiales, para la fabricación de fotodetectores que destaquen y mejoren el actual estado de la técnica en diversos ámbitos o aplicaciones. Las principales líneas de actuación han sido tres: evaluación del comportamiento en alta temperatura, sensibilidad a la polarización de la luz, y aplicación en sistemas de fotoluminiscencia. Se ha realizado un estudio teórico y experimental del comportamiento de fotodetectores de tipo p-i-n en alta temperatura, centrando el interés en la evaluación de la detectividad específica en modo fotovoltaico. Se ha podido comprobar que el silicio, el material semiconductor más extendido en la actualidad, sufre una severa degradación de sus características en alta temperatura, debido a su gap relativamente estrecho. Los nitruros, sin embargo, al ser materiales de gap ancho, tienen mejores características en cuanto al ruido, siendo más ventajosa la diferencia en altas temperaturas. Su rendimiento se ve dificultado, sin embargo, por la peor calidad cristalina del material, lo cual supone un inconveniente más acusado en el caso de los ternarios, y en particular del InGaN. Se ha comprobado que la fabricación de fotodetectores de GaN con múltiple pozo cuántico de InGaN en su región intrínseca posibilita la detección en el visible, sin perjudicar las características eléctricas del fotodiodo. En este tipo de dispositivos, además, se ha llevado a cabo un estudio del ruido en alta y baja temperatura. Se han fabricado fotodetectores de tipo metal-semiconductor-metal con interdigitados sub-micrométricos en GaN crecido sobre el plano cristalino A. Se ha podido comprobar que estos dispositivos tienen una sensibilidad intrínseca a la polarización de la luz incidente para fotones de energías en torno al gap, debido a la anisotropía de la red cristalina en el plano de crecimiento. Además, se han caracterizado eléctricamente estos dispositivos, observando que tienen unos niveles muy bajos de corriente de oscuridad y ruido. Por último, se ha explorado de una manera más profunda la aplicación de los nitruros en sistemas de medida de fotoluminiscencia. Se ha demostrado la funcionalización covalente de superficies de GaN con complejos luminiscentes basados en rutenio, y su sensibilidad a la concentración ambiental de oxígeno. Se ha funcionalizado también un diodo emisor de luz basado en nitruros con este mismo complejo, demostrando la posibilidad de caracterizar el tiempo de vida de la luminiscencia, utilizando como excitación de la misma la luz emitida por este dispositivo. Dado que la simplificación de elementos ópticos dificulta la caracterización del tiempo de vida medio de la luminiscencia, se ha desarrollado un método para la medida del mismo en condiciones en las que no es posible eliminar la señal de fondo óptica debida a la excitación. Dicho método se ha validado experimentalmente realizando la medida de una membrana impregnada del complejo luminiscente de rutenio bajo este tipo de condiciones.