ESTRUCTURAS BASADAS EN NANOHILOS DE NITRURO DE GALIO (II)
24 Marzo, 2008, por david framilEn esto consiste una de las aplicaciones nanotecnológicas del GaN, ya que, en determinadas condiciones de crecimiento, pueden obtenerse nanohilos autoensamblados de diámetros reducidos, con una alta cristalinidad. Éstos pueden utilizarse en la fabricación de láseres, dispositivos emisores de luz o cristales fotónicos (figura 2).
Figura 2
Las columnas que se obtienen están libres de dislocaciones y presentan una eficiencia de extracción de luz bastante buena (los picos de fotoluminiscencia que aparecen son más intensos que en el caso del GaN crecido de forma convencional). Cuando se utilizan pozos cuánticos múltiples de InGaN/GaN embebidos en los nanohilos, los pozos de InGaN quedan encerrados entre las barreras de GaN, estando los alrededores del hilo rodeados por aire. Esto hace que se cree la estructura de disco cuántico.
Recientemente, se han fabricado LEDs basados en nanohilos InGaN/GaN con pozos cuánticos múltiples de InGaN [1]. Estos dispositivos son capaces de emitir a temperatura ambiente desde el rojo hasta el azul, pero en general lo que se observa en estas estructuras es que emiten en múltiples colores. La nucleación cristalina aleatoria y espontánea en el estadio inicial de crecimiento de las nanocolumnas introduce fluctuaciones tanto en la composición como en el tamaño, y esto queda reflejado en la emisión multicolor que se observa. Para evitarla y poder seleccionar un color de emisión concreto, se hace necesario homogeneizar tanto la composición como el tamaño de las nanoestructuras.
Esta homogeneización puede conseguirse con un crecimiento selectivo de los nanohilos de nitruro de galio [2]. Para ello, se pueden utilizar nanopuntos nitrurados de aluminio sobre sustratos de silicio (111) que actúen como centros de nucleación para el GaN. Este último se crece mediante el procedimiento de epitaxia de haces moleculares asistida por plasma generado por radiofrecuencia (rf-MBE), obteniendo estructuras tubulares tanto en el sustrato de silicio como alrededor de los nanopuntos de AlN. La desviación del grosor de la pared del tubo que crece a partir de los nanopatrones de aluminio es menor que el diámetro de las nanocolumnas que crecen sobre el propio sustrato de silicio. Es más, si se elige adecuadamente la temperatura de deposición, se puede inhibir el crecimiento del GaN sobre el sustrato, de forma que los nanohilos crecen únicamente en las zonas donde se hayan depositado los nanopuntos de AlN (figura 3: [2]).
Figura 3
[1] Xu, T., Nikiforov, A. Y., France, R., Thomidis, C., Williams, A., Moustakas, T. D., Blue-green-red LEDs based on InGaN quantum dots grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy, phys. stat. sol. (a) 204, nº 6, 2098-2102 (2007).
[2] Ishizawa, S., Kishino, K., Kikuchi, A., Selective-Area Growth os GaN Nanocolumns on Si (111) Substrates Using Nitrided Al Nanopatterns by RF-Plasma-Assisted Molecular-Beam Epitaxy, Applied Physics Express 1, The Japan Society of Applied Physics, 2008.
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