Obtención y caracterización del semiconductor poroso Antimoniuro de Galio con impurezas de Telurio (GaSb-Te)

Abstract

RESUMEN: En la actualidad la investigación de nuevas propiedades en materiales semiconductores mediante la creación de “capas porosas” en dichos semiconductores brinda la posibilidad de nuevas aplicaciones tanto en la opto-electrónica como en otros campos de la tecnología, como son, sensores, celdas de combustible, baterías de larga duración, etc. En éste trabajo se modificó la estructura superficial de varios substratos de semiconductor de Antimoniuro de Galio dopado con Telurio, (GaSb-Te) mediante disolución anódica en ácido clorhídrico (HCl), con el objetivo de desplazar su espectro de emisión de fotoluminiscencia hacia el azul. Se realizó su caracterización, mediante las técnicas de Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Radiometría de Foto-portadores (PCR), Fotoluminiscencia (PL) y Difracción de rayos X. Como resultado de éste proceso de disolución anódica, se observa mediante SEM la formación en la superficie del material, de una película delgada de aproximadamente una micra de espesor, compuesta por estructuras orientadas con gran cantidad de pliegues e interfaces además de la formación de poros hacia el interior del material. La información aportada por los resultados de difracción de rayos X muestra que estas estructuras orientadas poseen una dirección preferencial relacionadas a los planos cristalográficos (311) y (422) en la superficie, mientras que para el bulto son (400) y (200). Dentro del proceso de fotoluminiscencia (PL) se obtuvo el espectro de 3 muestras con distintos tiempos de anodización (6, 10.5 y 21 minutos) como función de la energía, tomado a 16 K. Este espectro muestra dos picos con un ancho de aproximadamente 1 eV para las tres muestras; la primera banda está localizada alrededor de 2.48 eV, mientras que el segundo está localizado alrededor de 3.0 eV. La interpretación de estos dos picos tomando en cuenta un modelo de pozo quántico podría ser que existen al menos dos tamaños de pozo cuántico característico, por consiguiente el espectro final es la superposición de los estados cuánticos de cada pozo. Debido a que es un resultado no esperado, es difícil dar una posible aplicación tecnológica en este momento, sin embargo se podría pensar en la fabricación de lo que se conoce como PEL, “Porous Emission Light “, similar a lo que se buscó hacer con silicio poroso.

ABSTRACT: At the present time research of new properties in semiconductors materials by development of porous layers in semiconductors offers the possibility of new applications in optoelectronics, like in other fields of the technology, as they are, censors, cells of fuel, as well long play batteries. In this work we modified the superficial structure of several substrates of semiconductor of Gallium Antimonies doped with Tellurium, (GaSb-Te) by means of anodic dissolution in clorhydric acid (HCl), with the objective to modify its emission spectrum of photoluminescence. We have made his characterization, by scanning electronic microscopy (SEM), photoluminescence (PL) and x-ray diffraction. As resulting from this anodic process of dissolution thin film was observed in the surface of the material, close to one micron of thickness, composed by structures oriented with great amount of fold and interfaces as well pores formation towards the interior of the material. Obtained information by the results of x-ray diffraction shows us that these related oriented structures have one preferential direction, related to the crystallographic planes (311) and (422) in the surface, whereas for the bulk they are (400) and (200). Within the process of photoluminescence (PL) the spectra of 3 samples with different anodic times (6, 10,5 and 21 minutes) like function of the energy, taken at 16 K was obtained . This spectra shows two tips with a wide one of approximately 1 eV for the three samples; the first band this located around 2.48 eV, whereas the second located around 3,0 eV. The interpretation of these two tips taking into account a quantum well model could be that at least two sizes of characteristic quantum well exist, therefore the final spectra is the superposition of the quantum states of each well.