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Estudio de la pasivación superficial de la aleación semiconductora de GaSb para aplicaciones en dispositivos en el infrarrojo

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dc.contributor.author Martínez López, Ángel Leonardo
dc.date.accessioned 2021-08-17T23:01:08Z
dc.date.available 2021-08-17T23:01:08Z
dc.date.created 2020-12-21
dc.date.issued 2021-08-16
dc.identifier.citation Martínez López, Ángel Leonardo. (2020). Estudio de la pasivación superficial de la aleación semiconductora de GaSb para aplicaciones en dispositivos en el infrarrojo. (Maestría en Tecnología Avanzada). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas, México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/29252
dc.description Tesis (Maestría en Tecnología Avanzada), Instituto Politécnico Nacional, SEPI, UPIITA, 2020, 1 archivo PDF, (100 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: Las aleaciones de antimonuros se han convertido en una de las familias de semiconductores del grupo III-V más prometedoras para el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos en el infrarrojo (IR), como diodos emisores de luz (LEDs), celdas termofotovoltaicas, transistores de alta velocidad y detectores. Sin embargo, estas aleaciones son altamente reactivas, por lo que forman fácilmente una capa superficial de óxidos,que impacta el rendimiento de los dispositivos. Afortunadamente, existen procedimientos de modificación de las superficies conocidos como métodos de pasivación superficial basados en sulfuros, que tienen como objetivo disminuir la densidad de estados superficiales y promover una superficie inerte que no reaccione con el medio ambiente. En este trabajo, se presentan cuatro métodos químicos para la pasivación superficial del semiconductor Antimoniuro de Galio (GaSb), estos son: Sulfuro de Amonio, Sulfuro de Sodio, Dodecanetiol y el Detergente Biodegradable Alcalino. Los dos últimos métodos son nuevas propuestas para el tratamiento superficial que se originan del desarrollo de esta tesis. El Detergente Biodegradable es un aporte significativo en el campo de las pasivación superficial de las aleaciones III-V, debido a que no utiliza compuestos químicos tóxicos, peligrosos o que contaminen el medio ambiente y a su bajo costo.El efecto de la pasivación sobre las propiedades ópticas se analiza mediante espectroscopia de fotoluminiscencia. El estudio de las propiedades térmicas superficiales se realiza por medio de la técnica de espectroscopia fotoacústica. Asimismo, las propiedades químicas y morfológicas superficiales se analizan con las técnicas de espectroscopia de fotoelectrones de rayos X y microscopía de fuerza atómica, respectivamente. Confirmando la presencia de enlaces Ga-S y Sb-S después de la pasivación. Además, se observa una menor rugosidad en las muestras pasivadas. Un incremento de las recombinaciones radiativas para las muestras de p−GaSb pasivadas por los cuatro métodoses evidenciado, así como, la disminucián de la velocidad de recombinación superficial.También, se muestra una relación inversa entre estas dos propiedades, la cual no había sido tratada en la pasivación de los materiales III-V.Las propiedades térmicas y estructurales de la aleación ternaria InSbxAs1−x también se estudian en este trabajo. Las propiedades se analizan por medio de las técnicas de difracción de rayos X de alta resolución y espectroscopía fotoacústica. Una dependencia de la calidad cristalina, la difusividad térmica y la conductividad térmica interfacial con la fracción molar de Antimonio de la aleación ternaria se muestra claramente en las mediciones realizadas. La calidad cristalina aumenta al disminuir la fracción molarde Sb, obteniéndose un menor desacople reticular. La conductividad térmica interfacial incrementa de 18.97 a 23.55 mm2/s, en aleaciones con menor fracción molar de Sb. Esto muestra que hay un mejor contacto entre las capas de InSbAs y el sustrato de GaSb,por el bajo contenido de defectos. ABSTRACT: Antimonide alloys have become one of the most promising families of Group III-Vsemiconductors for the development of optoelectronic devices in the infrared (IR), suchas light-emitting diodes (LEDs), thermo-photovoltaic cells, high-speed transistors anddetectors. However, these alloys are highly reactive, so they easily form a surface layerof oxides, which impacts the performance of the devices. Fortunately, there are surfacemodification procedures known as sulphide-based surface passivation methods, whichaim to decrease the density of surface states and promote an inert surface that doesnot react with the environment. In this work, four chemical methods are presented forthe surface passivation of the Gallium Antimonide semiconductor (GaSb), these are:Ammonium Sulfide, Sodium Sulfide, Dodecanethiol and the Alkaline Biodegradable De-tergent. The last two methods are new proposals for surface treatment that originatefrom the development of this thesis. Biodegradable Detergent is a significant contribu-tion in the field of surface passivation of III-V alloys, because it does not use toxic,dangerous or environmentally-polluting chemical compounds and at its low cost.The effect of passivation on optical properties is analyzed by photoluminescencespectroscopy. The study of the surface thermal properties is carried out by means ofthe photoacoustic spectroscopy technique. Likewise, the surface chemical and morpho-logical properties are analyzed with X-ray photoelectron spectroscopy and atomic forcemicroscopy techniques, respectively. Confirming the presence of Ga-S and Sb-S bondsafter passivation. Furthermore, less roughness is observed in passivated samples. Anincrease in radiative recombinations for thep−GaSb samples passivated by the fourmethods is evidenced, as well as a decrease in the surface recombination rate. Also, aninverse relationship between these two properties is shown, which had not been treatedin the passivation of III-V materials.The thermal and structural properties of the ternary alloy InSbxAs1−xare also stu-died in this work. Properties are analyzed by means of high resolution X-ray diffractiontechniques and photoacoustic spectroscopy. A dependence of the crystalline quality, thethermal diffusivity and the interfacial thermal conductivity with the antimony molefraction of the ternary alloy is clearly shown in the measurements made. The crystalli-ne quality increases when the molar fraction of Sb decreases, obtaining a lower reticularuncoupling. The interfacial thermal conductivity increases from 18.97 to 23.55 mm2/s,in alloys with a lower mole fraction of Sb. This shows that there is a better contactbetween the InSbAs layers and the GaSb substrate, due to the low content of defects. es
dc.language.iso es es
dc.subject Pasivación superficial es
dc.subject Antimoniuro de Galio es
dc.subject Sulfuro de Amonio es
dc.subject Sulfuro de Sodio es
dc.subject Detergente Biodegradable Alcalino. es
dc.subject Espectroscopia de fotoluminiscencia es
dc.title Estudio de la pasivación superficial de la aleación semiconductora de GaSb para aplicaciones en dispositivos en el infrarrojo es
dc.type TESIS es
dc.contributor.advisor Casallas Moreno, Yenny Lucero
dc.contributor.advisor Herrera Pérez, José Luis


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