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Crecimiento por MBE de nanoestructuras semiconductoras III-V para tecnologías de información cuánticas

Ginés Bartolomé, Laia (2012) Crecimiento por MBE de nanoestructuras semiconductoras III-V para tecnologías de información cuánticas. [Trabajo Fin de Máster]

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Abstract

A lo largo de las últimas décadas se han realizado grandes esfuerzos para conseguir la miniaturización de los dispositivos electrónicos. Esto ha conducido al estudio y fabricación, mediante distintos métodos de crecimiento, de nanoestructuras semiconductoras en las que el efecto del confinamiento cuántico ofrece prometedoras propiedades para estos dispositivos. Debido a la emergencia del campo de la computación cuántica y la criptografía cuántica, se han descubierto posibles aplicaciones para estas nanoestructuras, en particular para los puntos cuánticos, como fuente de fotones individuales (Single Photon Emitter). La inclusión de puntos cuánticos en microcavidades ópticas, en particular microcavidades basadas en cristales fotónicos, permite la emisión más eficaz y direccional de los fotones individuales, además de la oportunidad de estudiar nuevos fenómenos cuánticos relacionados con la interacción entre luz y materia. Un requisito imprescindible en estos experimentos es asegurar un acoplamiento efectivo entre los modos de la cavidad y la emisión de un punto cuántico individual.
Por todo esto se requiere de una técnica de crecimiento que permita controlar de forma muy precisa la posición de los puntos cuánticos y su tamaño (longitud de onda de emisión) al mismo tiempo que éstos presenten una buena calidad óptica.
Este trabajo se centrará en el crecimiento por epitaxia de haces moleculares (Molecular Beam Epitaxy) de puntos cuánticos de InAs en GaAs (001) a partir de la técnica de epitaxia de gotas (Droplet Epitaxy), que permite el control de todos estos parámetros. La principal aportación de este trabajo es la reducción en dos órdenes de magnitud de la densidad de puntos presentes en la muestra, lo que facilita la inclusión de un solo punto cuántico en una cavidad fotónica.
Este trabajo está dividido en cuatro capítulos. El primer capítulo está dedicado a la descripción de las nanoestructuras semiconductoras y a la descripción de la técnica de crecimiento de epitaxia de gotas (DE).
El segundo capítulo presenta las técnicas experimentales utilizadas. Describe primero el proceso de crecimiento de las muestras en un sistema MBE y posteriormente se describen las técnicas utilizadas para caracterizar las muestras.
En el tercer capítulo se muestran los resultados experimentales obtenidos y finalmente el trabajo concluye con un cuarto y breve capítulo en el que se exponen las conclusiones más importantes extraídas de los resultados.
La investigación realizada en este trabajo se ha llevado a cabo en el IMM-Instituto de Microelectrónica de Madrid (perteneciente al Centro Nacional de Microelectrónica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas).


Item Type:Trabajo Fin de Máster
Additional Information:

Máster de Física Aplicada. Facultad de Ciencias Físicas. Curso 2011-2012

Directors:
DirectorsDirector email
González Sotos, Luisa
Fuster Signes, David
González Díaz, Germán
Subjects:Sciences > Physics > Electronics
ID Code:16548
References:

1. Tsu, L. E. IBM J. Res. Devel. 14,61. 1970.

2. Venables, John A. Introduction to Surface and Thin film processes. Cambridge University Press. 2000.

3. M. B. Ward, O. Z. Karimov et al. On-demand single-photon source for 1,3 μm telecom fiber. 2005.

4. N. Koguchi, S. Takahashi et al. J. Crystal Growth 111. 1991.

5. T. Mano, N. Koguchi. Nanometer-scale GaAs ring structure grown by droplet epitaxy. 108-112. 2005.

6. Zh. M. Wang, B. L. Liang, K. A. Sablon, and G. J. Salamo. Nanoholes fabricated by self-assembled gallium nanodrill on GaAs (100). 2007.

7. J. W. Faust, Jr., A. Sagar, and H. F. John. Molten Metal Etches for the Orientation of Semiconductors by Optical Techniques. 1962.

8. Ch. Heyn, A. Stemmann, and W. Hansen. Dynamics of self-assembled droplet etching. 2009.

9. Ch. Heyn, A. Stemmann, R. Eiselt, and W. Hansen. Influence of Ga coverage and As pressure on local droplet etching of nanoholes and quantum rings. 2009.

10. Ch. Heyn, A. Stemmann, A. Schramm, H. Welsch, and W. Hansen. Regimes of GaAs quantum dot self-assembly by droplet epitaxy. 2007.

11. Ch. Heyn, A. Stemmann, M. Klingbeil, Ch. Strelow, T. Köppen, S. Mendach, W. Hansen. Mechanism and applications of local droplet etching. Journal of Crystal Growth, 323. 2011.

12. P. Alonso-González, D. Fuster, L. González, J. Martín-Sánchez, and Y. González. Low density InAs quantum dots with control in energy emission and top surface location. Appl. Phys. Lett. 93, 183106. 2008.

13. P. Alonso-González, B. Alén, D. Fuster, Y. González, and L. González. Formation and optical characterization of single InAs quantum dots grown on GaAs nanoholes. Appl. Phys. Lett. 91, 163104. 2007.

14. Arthur, J. R. Jr. J. Appl. Phys. 39, 4039. 1968.

15. Cho, A. Y. How Molecular Beam Epitaxy (MBE) began and its projection into the future. Journal of Crystal Growth 201/202. 1999.

16. C. T. Foxon, and B. A. Joyce. Surface Science 64, 293. 1977.

17. E. S. Tok, T. S. Jones, J. H. Neave, J. Zhang, and B. A. Joyce. Is the arsenic incorporation kinetics important when growing GaAs (001), (110) and (111)A films? Appl. Phys. Lett. 71 (22). 1997.

18. Fuster, D. Tesis Doctoral: Crecimiento y caracterización de hilo cuánticos de Arseniuro de Indio sobre sustratos de Fosfuro de Indio (InAs/InP). Universidad de Valencia, 2005.

19. Pulido Carrasco, Carolina. Tesis Doctoral: Caracterización estructural y mecánica de nanosistemas biológicos mediante microscopía de fuerzas atómicas. Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma de Madrid, 2008.

20. I. Horcas et al. WSxM: A software for scanning probe microscopy and a tool for nanotechnology. Review of Scientific Instruments 78, 013705. 2007.

21. P. Alonso-González, L. González, D. Fuster, J. Martín-Sánchez, Y. González. Surface Localization of Buried III-V Semiconductor Nanostructures. Nanoscale Res Lett , 2009.

22. T. Suzuki, T. Nishinaga. Real time observation and formation mechanism of Ga droplet during molecular beam epitaxy under excess Ga flux. Journal of Crystal Growth 142, 61-67. 1994.

23. Shiraishi, Kenji. Ga adatom diffusion on an As-stabilized GaAs (001) surface via missing As dimer rows: First-principles calculation. Appl. Phys. Lett. 60 (11). 1992.

24. P. Alonso-González, D. Fuster, L. González, J. Martín-Sánchez, and Y. González. Low density InAs quantum dots with control in energy emission and top surface location. Appl. Phys. Lett. 93, 183106. 2008.

25. D. J. P. Ellis, R. M. Stevenson, R. J. Young, A. J. Shields, P. Atkinson and D. A. Ritchie. Control of fine-structure splitting of individual InAs quantum dots by rapid thermal annealing. Appl, Phys. Lett. 90, 011907. 2007.

26. S. Fafard, S. Raymond, G. Wand, R. Leon, D. Leonard, S. Charbonneau, J. L. Merz y P. M. Temperature effects on the radiative recombination in self-assembled quantum dots. Surface Science 361/362, 778. 1996.

Deposited On:08 Oct 2012 11:26
Last Modified:08 Oct 2012 12:56

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