Una nueva dimensión de los dispositivos de estado sólido
Existen otras rutas importantes que pueden hacer avanzar la tecnología de los semiconductores de silicio más allá de sus límites. Se está investigando a fondo la integración de silicio de bajo coste con otros materiales de alto rendimiento y la utilización de nuevas estructuras para nanodispositivos. En tales escalas, los efectos físico-cuánticos se vuelven importantes y proporcionan funcionalidades avanzadas para las unidades fotónicas y electrónicas. El proyecto III-V NWS ON SI, financiado por la UE, fusionó estas dos rutas con el objetivo de continuar la carrera por la miniaturización y desarrollar dispositivos de gran capacidad. Los científicos trabajaron en la integración de nanoestructuras de semiconductores compuestos (basados en materiales de los grupos III a V) sobre el silicio. Se prestó especial atención a los nanocables semiconductores de banda prohibida directa de la familia de GaAs, los cuales son materiales de actividad óptica y movilidad electrónica elevadas. También permiten ajustar con precisión numerosas propiedades intrínsecas manipulando la heteroestructura y la banda prohibida con aleaciones relacionadas. Su geometría unidimensional permite explotar el increíble potencial de los efectos físico-cuánticos y su integración en sustratos muy distintos como el silicio. Los científicos emplearon el método de la epitaxia por haces moleculares para fabricar materiales semiconductores cristalinos. Basándose en ello, se hizo crecer nanocables de GaAs y Ga de indio (In) completamente libres de catalizadores sobre silicio, consiguiéndose una homogeneidad morfológica y de composición excelente. Mediante el empleo de diversas técnicas nanometrológicas, se caracterizaron las propiedades estructurales, ópticas y electrónicas de los nanocables y se ajustaron para conseguir dispositivos con funcionalidades excepcionales. Entre los logros del proyecto se incluyó un láser de nanocables de bombeo óptico y que emite luz infrarroja mediante el uso de nanocables núcleo-corteza de GaAs y AlGaAs de superficie pasivada. Además, los miembros del proyecto desarrollaron diodos túnel basados en nanocables integrados sobre el silicio que se pueden utilizar para crear túneles en transistores de efecto campo. Finalmente, una heteroestructura de nanocables de núcleo-corteza que incorpora el dopaje de modulación proporcionó unas movilidades de los electrones mucho más elevadas en comparación con las técnicas actuales. Los descubrimientos del proyecto desempeñan un papel importante en el avance de Europa hacia dispositivos de estado sólido, alta eficiencia y tamaño ultrarreducido. Estos dispositivos se podrían aplicar en una amplia gama de campos distintos tales como nanofotónica integrada, emisores y absorbedores de luz, sensores y tecnologías de información y comunicación.
Palabras clave
Dispositivo de estado sólido, nanocable, arseniuro de galio, silicio, semiconductor
