Formation of ordered III-V semiconductor nanostructures by different technological approaches

La formacion de nanoestructuras semiconductoras III-V con control en forma, tamano, densidad y localizacion espacial es fundamental para desarrollar con exito dispositivos cuanticos avanzados, en los que es necesario ubicar una nanoestructura emisora de luz en el maximo del campo electromagnetico de una microcavidad optica. Debido a su caracter aleatorio, las tecnicas de auto-ensamblado no permiten obtener un control preciso de estas propiedades en nanoestructuras semiconductoras. Mediante esta tecnica de crecimiento se obtienen nanoestructuras que normalmente presentan una cierta relacion densidad-tamano prefijada a la vez que se forman con una distribucion espacial aleatoria. Una estrategia bastante comun para superar estos inconvenientes inherentes al proceso de formacion espontanea de puntos cuanticos es el crecimiento de en substratos previamente grabados. En este contexto, el trabajo que se presenta en esta memoria aborda tres procesos tecnologicos distintos que, mediante el uso de tecnicas de pregrabado ex situ y tecnicas especificas de crecimiento in situ, permiten disenar nuevas nanoestructuras semiconductoras con cierto control en sus propiedades de emision, densidad, composicion y localizacion espacial. La primera tecnica desarrollada y presentada en este trabajo se basa en la formacion de una mascara de alumina porosa obtenida a partir de la anodizacion electroquimica de una capa epitaxial de aluminio crecida sobre un substrato de GaAs (001). Continuando el proceso electroquimico en el substrato semiconductor se ha conseguido fabricar un patron de nanoagujeros en area extensa. En una segunda aproximacion tecnologica se han utilizado mascaras previamente fabricadas por litografia de interferencia laser con el objetivo de transferir su diseno ordenado al substrato semiconductor y asi poder obtener distribuciones ordenadas de puntos cuanticos de InAs. En el contexto de esta aproximacion se ha desarrollado un sistema experimental para la oxidacion selectiva de substratos de GaAs (001) e InP (001) que ha permitido la formacion de puntos cuanticos ordenados de alta calidad optica. Como ultima aproximacion tecnologica se ha utilizado una novedosa tecnica de grabado in situ (dentro de la campana de crecimiento) basada en la tecnica de crecimiento por epitaxia de gotas (del ingles droplet epitaxy) que permite la formacion de distribuciones de nanoagujeros de baja densidad (2x10 8 cm-2 ) sobre substratos de GaAs (001) e InP (001). Una vez formados los nanoagujeros, estos son utilizados como centros de nucleacion selectiva de InAs para la formacion de puntos cuanticos de baja densidad con control en tamano y el diseno de moleculas de puntos cuanticos en configuracion lateral y vertical. Tambien, mediante el uso de antimonio en el proceso de grabado de los nanoagujeros se ha conseguido la formacion de anillos cuanticos de Ga(As)Sb sobre substratos de GaAs (001). Finalmente, el proceso de crecimento a baja temperatura desarrollado para cubrir estas nanoestructuras de baja densidad ha permitido mantener su morfologia en forma de monticulo superficial permitiendo su localizacion final.