Atomic scale characterization of semiconductor non-planar nanostructures
Las nanoestructuras semiconductoras son bloques de construcción con gran potencial para ser integrados en numerosos dispositivos tecnológicos, además de ser plataformas ideales para el estudio de principios físicos fundamentales. Para entender la formación y crecimiento se estas estructuras, deben s...
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| Format: | doctoral thesis |
| Publication Date: | 2015 |
| Country: | España |
| Institution: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repository: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Language: | English |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:148705 |
| Online Access: | https://ddd.uab.cat/record/148705 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | Microscòpia electrònica de transmissió Microscopía electronica de transmisión Transmission electron microscopy Nanoestructures semiconductors Nanoestructuras semiconductores Semiconductor nanostructures Resolució atòmica Resolución atómica Atomic resolution |
| Summary: | Las nanoestructuras semiconductoras son bloques de construcción con gran potencial para ser integrados en numerosos dispositivos tecnológicos, además de ser plataformas ideales para el estudio de principios físicos fundamentales. Para entender la formación y crecimiento se estas estructuras, deben ser caracterizas a nivel atómico. El conocimiento de las disposiciones atómicas exactas es muy útil para poder afrontar algunos interrogantes relacionados con los mecanismos de crecimiento que impulsan la formación de diversas nanoestructuras y permiten, por tanto, la síntesis inteligente de materiales con las propiedades buscadas. En esta tesis se llevan a cabo caracterizaciones atómicas detallas de compuestos semiconductores, AB, sintetizados bajo morfologías nanométricas no planares, a través de técnicas avanzadas de microscopía electrónica de transmisión, (S)TEM, junto con cálculos computacionales cuando se requieren, con especial hincapié en la visualización e identificación de columnas atómicas individuales. Identificando las especies atómicas y su posición dentro de la red cristalina del material hemos podido investigar temas relacionados con la polaridad, como el crecimiento unidireccional o la preservación / inversión de polaridad en una nanoestructura y sus implicaciones. El análisis de sistemas a nivel atómico se hace especialmente importante cuando más de un material compone las nanoestructuras, dado que el acoplamiento entre las distintas fases y la intercara creada entre ambos tienen un papel determinante en el comportamiento final del sistema. Dependiendo, principalmente, de los parámetros de red relativos de las fases cristalinas implicadas, y de la forma y tamaño de las nanoestructuras, la tensión generada en los cristales es liberada en forma de distorsiones plásticas y / o elásticas, que afectan de varias maneras el funcionamiento del dispositivo. Además, combinando diferentes materiales dentro de una misma nanoestructura se pueden crear arquitecturas más pequeñas, que ofrecen confinamiento cuántico bajo un determinado umbral dimensional, conocidas como estructuras cuánticas. Sus propiedades dependerán del número de dimensiones espacialmente confinadas, así como de su tamaño y naturaleza del material, por lo que deben analizarse cuidadosamente a escala atómica. A lo largo de esta disertación, cubrimos estos tres temas principales. La estructura del manuscrito es la siguiente: al capítulo introductorio (Capítulo 1), que plantea una visión general sobre las estructuras semiconductoras, especialmente centrado en nanohilos (incluyendo heteroestructuras y estructuras cuánticas); le sigue un capítulo describiendo la metodologiá empleada en los análisis en los que basamos los resultados (Capítulo 2), es decir, técnicas de (S)TEM, corrección de aberraciones en el microscopio, cómo medir la tensión estructural en las fases cristalinas y una breve explicación de cómo realizados las simulaciones y el empleo de otras herramientas informáticas. Los resultados se presentan divididos en cuatro capítulos: - El Capítulo 3 se centra en la determinación de la polaridad en nanohilos semiconductors binarios y sus implicaciones en otros sistemas con morfologías relacionadas (trípodes y tetrapodos). - El Capítulo 4, que también trata de polaridad pero, en esta ocasión en nanostructuras del tipo 2D. - En el Capítulo 5 se analizan los mecanismos de relajación de la tensión cristalina inducida al combinar distintas fases dentro de nanohilos. - El Capítulo 6 aborda la caracterización estructural y óptica de estructuras cuánticas dentro de nanoestructuras. Finalmente, el Capítulo 7 resume las principales conclusiones del manuscrito, junto con algunas perspectiva de futuro. |
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