Caracterización estructural por microscopia electrónica de transmisión de capas de arseniuro de galio epitaxiadas sobre sustratos de silicio

Abstract

El objetivo de este trabajo consiste en la caracterización estructural de las capas de arseniuro de galio (GaAs) epitaxiadas sobre sustratos de silicio (Si) de cara a una mayor comprensión de los procesos de nucleación y relajación desde los primeros estadios del crecimiento, que permita aportar una contribución a la optimización del proceso de la heteroepitaxia. En el Capítulo I se presenta el sistema GaAs/Si: sus características, potencialidades y logros, así como sus problemas. A continuación, se describe la técnica utilizada para llevar a cabo este estudio, la microscopia electrónica de transmisión en sus dos vertientes de microscopia convencional y de alta resolución, y otras técnicas afines necesarias para la correcta interpretación de las imágenes, a saber, la simulación de los contrastes y la elasticidad aplicada a la obtención de modelos atómicos para los defectos. El Capítulo III se consagra a la caracterización de capas epitaxiadas en una variedad de condiciones, de cara a optimizar los parámetros y concretar los mecanismos que influyen sobre la calidad de las capas. En el Capítulo IV se caracterizan a nivel atómico las primeras etapas del crecimiento del GaAs sobre Si, centrándose en el modo de crecimiento y analizando la influencia de la baja temperatura del sustrato o el estado de su superficie previo al depósito. A partir de estas observaciones, se procede, en el Capítulo V, a la descripción más detallada de los mecanismos que toman parte en el proceso de relajación de las tensiones desde las primeras etapas del crecimiento. Concretamente, se estudia la minimización de la energía por una morfología adecuada, la transición deformación elástica-relajación plástica y la cronología de aparición de los diferentes tipos de defectos; dando origen a las estructuras observadas en las capas finales (Capítulo VI).