NANOESTRUCTURAS SEMICONDUCTORAS

CRECIMIENTO DE NANOESTRUCTURAS AUTO-ENSAMBLADAS
J. M. García, L. González, Y. González, J. P. Silveira, F. Briones
Las nanoestructuras auto-ensambladas como los puntos (QD), los anillos (Q-Ring) o los hilos
cuánticos (QWR) son un área de creciente actividad científica. Estas estructuras, escaladas a
tamaño nanométrico se forman de forma natural debido a los efectos de tensión-relajación
cuando un material semiconductor se crece sobre una superficie de un segundo material
semiconductor con un ligero desajuste de red. Su tamaño resulta adecuado para el
confinamiento espacial de las cargas, produciendo una escalera de niveles de energía
atómicamente abruptos. Estos niveles pueden ser usados como base para construir nuevos
materiales semiconductores avanzados.
El mecanismo de auto ensamblaje permite
la formación de decenas de billones de
puntos por cm2 con un alto grado de
uniformidad en un único paso de
crecimiento. Los puntos pueden ser
inmediatamente cubiertos por una segunda
capa del material sustrato, configurando
de ésta manera un material con una alta
calidad óptica. Algunas de las
extraordinarias ventajas de su utilización
en dispositivos láser demuestran el gran
potencial de ésta tecnología.
En el IMM se ha investigado los detalles
de la formación de QD (1) y de QWR por
medio de técnicas de caracterización in
situ como la medida de la tensión
acumulada (? s). Como puede observarse
en la imagen de Microscopía de Fuerzas
Atómicas del recuadro de la figura, la calidad estructural de los hilos es muy grande. Las
medidas in situ de la tensión acumulada permiten comprender los procesos de formación de
los hilos. El gráfico muestra la evolución claramente anisotrópica de la tensión acumulada
durante la epitaxia de InAs sobre InP(001). Una de las conclusiones de nuestro trabajo es que
la formación de QWR se debe a una acumulación anisotrópica de tensión.
Es posible controlar el tamaño y forma de los puntos cuánticos. Un ejemplo es la formación
de Q-rings (2) al introducir una pausa durante el recubrimiento de los QD en el momento
adecuado. Estos anillos pueden emplearse para la fabricación de láseres con emisión en 980
nm, otra región de elevado interés tecnológico. La Comunidad de Madrid subvenciona éste
proyecto.
El IMM es un centro pionero (3) en la fabricación de QWR auto-ensamblados de InAs sobre
InP(001). Estos hilos, una vez recubiertos con InP presentan una fuerte emisión en 1.55 mm a
temperatura ambiente, por lo que su empleo en la región activa de láseres (como se indica en
el esquema) tiene una importante aplicación tecnológica en el mundo de las
telecomunicaciones. Actualmente ésta es una importante línea de investigación en
colaboración con el grupo de Materiales y Estructuras para Láseres de Semiconductores.

Se cuenta con la financiación en el año 2001 de un proyecto Europeo del V programa marco
durante 3 años.
Referencias:
J.M. García, J.P. Silveira and F. Briones, , Appl. Phys. Lett. 77, 409-411, (2000).
A. Lorke, R.J. Luyken, M. Fricke, J.P. Kotthaus, G. Medeiros-Ribeiro, J.M. García, and P.M. Petroff, Phys. Rev.
Lett.84, 2223, (2000).
L. González, J.M. García, R. García, J. Martínez-Pastor, C. Ballesteros and F. Briones, Appl. Phys. Lett. 76, 1104,
(2000).
J.M.García, L.González, M.U.González, J.P.Silveira, Y.González and F.Briones, aceptado en J.Cryst. Growth
(2001)

Jesus Castillo
c.i. 15430564
CRF