Crecimiento de Nanovarillas de GaN en Sustratos de Silicio, Zafiro y Cuarzo por CVD

Abstract

El estudio y el desarrollo de los materiales semiconductores, se remontan hasta el año 1833 con los primeros estudios que hizo Michael Faraday [1]. Sin embargo, fue hasta el año 1954 en que se produjo el primer transistor de silicio, lo que dio inicio a la era de la electrónica. Esto se pudo realizar gracias a los avances en la mecánica cuántica de sólidos, que propicio las teorías de conducción electrónica [1-3]. La abundancia del silicio y sus propiedades semiconductoras lo convirtieron en el material más usado y estudiado en los últimos tiempos llevándolo a su límite tanto en la formación de estructuras nanométricas y en la eficiencia de las mismas [4-5]. La elevada demanda de energía eléctrica y la necesidad de dispositivos capaces de operar bajo condiciones de alta potencia y altas temperaturas, implican que el silicio, por sí solo, no pueda satisfacer plenamente los requerimientos tecnológicos actuales. [3-4]. Debido a esto fue necesario buscar otras alternativas, una de ellas fueron los nitruros del grupo-III los cuales son, nitruro de aluminio (AlN), nitruro de indio (InN) y el nitruro de galio (GaN), siendo este último el material de mayor interés, ya que está bien adaptado para transistores de alta potencia. Gracias a sus propiedades morfológicas y electrónicas, como su ancho de banda prohibida de 3.4 eV, movilidad de electrones de 1350 cm²/Vs y conductividad térmica de 1.3 W/cmK [4,6-9], el GaN se posiciona como un material idóneo para aplicaciones en diodos LED, lectores Blu-ray, láseres y dispositivos optoelectrónicos, entre otras aplicaciones [6,8,10]. El GaN puede formar dos fases, la wurtzita y zinc blenda, las cuales pertenecen al grupo espacial P-63mc y F-143m respectivamente [7,11]. Este material usualmente se sintetiza por el método de deposición química de vapor (CVD) y sus variantes como deposición de vapor de procesos químicos órgano-metálicos (MOCVD), CVD por plasma, deposición atómica por capas (ALD), epitaxia de haz molecular ionizado (RMBE), entre otras [6,8]. Además, es necesario mencionar que estas técnicas utilizan un amplio intervalo de temperaturas que van desde 300°C hasta 1500°C, las cuales las hacen muy versátiles para la síntesis de estructuras cristalinas, policristalinas o amorfas y a un bajo costo de producción [12]. Un aspecto a tener