Self Assembly of semiconductor nanostructures

 Abstract In this work we present the growth and characterization of GaAs self-assembled quantum wires (SAQWRs), and InAs self-assembled quantum dots (SAQDs) by molecular beam epitaxy on (631)-oriented GaAs substrates. Adatoms on the (631) crystal plane present a strong surface diffusion anisotropy which we use to induce preferential growth along one direction to produce SAQWRs. On the other hand, InAs SAQDs were obtained on GaAs(631) with SAQWRs by the Stransky–Krastanov (S-K) growth method. SAQDs grown directly on (631) substrates presented considerable fluctuations in size. We study the effects of growing a stressor layer before the SAQDs formation to reduce these fluctuations.Keywords : Quantum wires, quantum dots; selfassembly; molecular beam epitaxy

CHARACTERIZATION OF AlGaAs THIN FILMS PREPARED BY RF MAGNETRON SPUTTERING

Las películas de AlGaAs fueron depositadas por pulverización catódica asistida por campo magnético sobre sustratos de vidrio y Si (100). Se mantuvo constante la temperatura del substrato y se varió la relación de la potencia de los blancos de Al y GaAs. Para disminuir los efectos del desacople del parámetro de red entre la capa de AlGaAs y los substratos, se depositó una capa buffer de GaAs. Los espectros de difracción de rayos X muestran que las películas son policristalinas con orientación preferencial (111). Los espectros Raman evidencian un comportamiento de dos modos, correspondiente a modos vibracionales TO y LO de GaAs y de AlAs, respectivamente

CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS DE AlGaAs OBTENIDAS POR MAGNETRON SPUTTERING RF

Las películas de AlGaAs fueron depositadas por pulverización catódica asistida por campo magnético sobre sustratos de vidrio y Si (100). Se mantuvo constante la temperatura del substrato y se varió la relación de la potencia de los blancos de Al y GaAs. Para disminuir los efectos del desacople del parámetro de red entre la capa de AlGaAs y los substratos, se depositó una capa buffer de GaAs. Los espectros de difracción de rayos X muestran que las películas son policristalinas con orientación preferencial (111). Los espectros Raman evidencian un comportamiento de dos modos, correspondiente a modos vibracionales TO y LO de GaAs y de AlAs, respectivamente.AlGaAs layers were deposited by RF magnetron sputtering on glass and Si (100) substrates. The substrate temperature was kept constant and the power ratio of the Al and GaAs targets was varied. In order to decrease the effects of decoupling the lattice parameter between the AlGaAs layer and the Si substrate, a GaAs buffer layer was deposited. The X-ray diffraction spectra show that the films are polycrystalline with preferential orientation (111). The Raman spectra show a behavior of two modes, corresponding to TO and LO vibrational modes of GaAs and AlAs, respectively

Segregación de Mn en películas delgadas de GaAsMn obtenidas mediante pulverización catódica

Actualmente, la fabricación de películas delgadas de GaAs dopadas con Mn (GaAsMn) sobre Si (100), es un objeto de gran interés debido a su posible integración con la tecnología del silicio, generando un desarrollo significativo en la funcionalidad de los dispositivos optoelectrónicos y espintrónicos. En este trabajo, presentamos un estudio sistemático de la caracterización estructural, morfológica, óptica, y magnética de películas delgadas de GaAsMn preparadas por pulverización catódica R.F sobre un substrato de silicio (100), para temperaturas del crecimiento de 100 y 200 oC, respectivamente. A partir de los espectros Raman se identificaron los modos vibracionales, trasversal óptico (TO) y longitudinal óptico (LO) de GaAs, localizados en 290 cm-1 y 265 cm-1, respectivamente. Adicionalmente, se identificaron modos vibracionales de MnAs, debido a la substitucion de átomos de Ga por átomos de Mn en altas concentraciones. La segregación de Mn, fue corroborada mediante difracción de rayos-X, en donde se evidencian planos cristalinos en las direcciones (400) y (200) de GaAs policristalino, y planos cristalográficos pertenecientes a fases de Mn1+xAs. La morfología y el modo de crecimiento de las películas delgadas de GaAsMn/Si (100), se llevó a cabo mediante imágenes de microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de barrido (SEM) tomadas sobre la superficie y en sección transversal, respectivamente. Finalmente, un análisis de las propiedades magnéticas de las películas delgadas de GaAsMn a partir de imágenes de microscopía de fuerza magnética (MFM), revelan la presencia de dominios magnéticos superficiales provenientes de MnAs. Concluimos que las propiedades físicas de las películas de GaAsMn dependen de las condiciones de crecimiento.Palabras-clave: Magnetrón Sputtering r.f, Semiconductores Magnéticos Diluidos, GaAsMn.

Estudio de la influencia de la segregación de indio y del campo eléctrico interno en las propiedades ópticas de heteroestructuras de pozos cuánticos III-V

The surface segregation in III-V semiconductor alloys produce abrupt interfaces, and modifies the potential profiles, alternating the electronic states in the quantum well and the emission energy in the photoluminescence spectrum. In this work, the Schrödinger equation is solved by means of a power series considering a Cauchy type symmetrical potential, which is soft and decreasing to infinity. This potential is proposed due to the changes in the potential profile from quantum well by the segregation of atoms during the growth process. The ground state energy was determined according to the parameters that characterize this potential. This model was applied to the particular case of indium segregation in the InGaAs/GaAs system. The ground state energy transition is calculated from the difference in energy between the electron and hole in function of well width. These calculations are in agreement with the reported photoluminescence peak energies. In addition, the influence of the electrical field due to the piezoelectric effect on the photoluminescence emission is studied. For this purpose, an electron variational wavefunction was considered and the ground state energy transition in the active region of the heterostructure was calculated from the difference in energy between the electron and hole in function of well width and the electric field. For InGaAs/GaAs quantum wells, the ground energy is adjusted within this model coinciding our theoretical calculations with the experimental part.La segregación superficial de átomos en las aleaciones de semiconductores III-V produce interfaces abruptas y modifica los perfiles del potencial, alternando los estados electrónicos en el pozo cuántico y la energía de emisión en el espectro de fotoluminiscencia. En este trabajo se resuelve mediante serie de potencias la ecuación de Schrödinger considerando un potencial simétrico tipo Cauchy, el cual es suave y decreciente al infinito. Se propone dicho potencial debido a los cambios en el perfil del potencial del pozo cuántico por la segregación de átomos durante el proceso de crecimiento. Se determinó la energía del estado base en función de los parámetros que caracterizan este potencial. Este modelo fue aplicado al caso particular de la segregación de indio en el sistema InGaAs/GaAs. La energía de transición del estado base se calcula a partir de las diferencias de energía entre el electrón y el hueco en función del ancho del pozo. Dichos cálculos están de acuerdo con los picos de energía de fotoluminiscencia reportados. Adicionalmente, la influencia del campo eléctrico debido al efecto piezoeléctrico en la emisión de fotoluminiscencia es estudiada. Para esto se consideró una función de onda variacional de electrones y se calculó la transición de energía del estado base en la región activa de la heteroestructura a partir de las diferencias de energía de electrones y huecos en función del ancho del pozo y del campo eléctrico. Para pozos cuánticos de InGaAs/GaAs la energía base es ajustada dentro de este modelo coincidiendo nuestros cálculos teóricos con la parte experimental

EFECTO DEL TRATAMIENTO TÉRMICO EN MODOS VIBRACIONALES DE PELÍCULAS DELGADAS DE NITRURO DE ALUMINIO

Reactive magnetron sputtering was used to prepare aluminum nitride (AlN) films at an intermediate substrate temperature of 450 ºC. In order to analyze the microstructure and vibrational phonon modes of AlxNy and AlmOn clusters, the sample was subjected to thermal annealing in a controlled nitrogen atmosphere at temperatures of 550 ºC and 650 ºC, for 20 minutes. The morphological surface was studied by scanning electron microscopy (SEM), and allows us to determine the size, geometry and the facets formation of AlN crystals. The change of microstructure from wurtzite-AlN as-prepared cubic-AlN annealing samples is discussed. From Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) measurements in the range of 650 to 2000 cm-1, the phonon frequencies of AlxNy and AlmOn clusters were obtained. The experimental frequencies were compared to theoretical calculations by using density Functional theory (DFT).Películas de nitruro de aluminio (AlN) fueron obtenidas por magnetrón sputtering a una temperatura de sustrato intermedia de 450 ºC, con el fin de analizar la microestructura y modos fononicos vibracionales de los grupos AlxNy y AlmOn. La muestra se sometió a un tratamiento térmico en una atmósfera de nitrógeno controlado a temperaturas de 550 ºC y 650 ºC, durante 20 minutos. La morfología de la superficie se estudió mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), permitiendo determinar el tamaño, la geometría y la formación de cristales de AlN. Se discute el cambio de la microestructura de wurtzita-AlN a cúbico-AlN después de realizado el tratamiento térmico. Medidas de espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) en el rango de 650 a 2000 cm-1, permitieron obtener frecuencias asociadas a modos vibracionales de clústeres de AlxNy y AlmOn. Las frecuencias experimentales se compararon con cálculos teóricos realizados mediante el uso de la teoría de densidad funcional (DFT)

Self Assembly of semiconductor nanostructures

In this work we present the growth and characterization of GaAs self-assembled quantum wires (SAQWRs), and InAs self-assembled quantum dots (SAQDs) by molecular beam epitaxy on (631)-oriented GaAs substrates. Adatoms on the (631) crystal plane present a strong surface diffusion anisotropy which we use to induce preferential growth along one direction to produce SAQWRs. On the other hand, InAs SAQDs were obtained on GaAs(631) with SAQWRs by the Stransky–Krastanov (S-K) growth method. SAQDs grown directly on (631) substrates presented considerable fluctuations in size. We study the effects of growing a stressor layer before the SAQDs formation to reduce these fluctuations

Desarrollo de técnicas de generación de plasmas de aplicación industrial

IP 1119-05-400-93controlador basado en conocimiento difuso / M. Arroyave, F.N Toro, P. Arango A, Alfonso De Via Cubillos - En:;Revista Colombiana de Fisica - vol. 32 No 1 (2000); p. 243-246-ISSN 01202650 - Identificacion automatizada;de lineas atomicas en espectros de emision de plasmas / W.Ramirez, G. Castellanos, E. Restrepo, Alfonso De;Via, P. Arango - En: Revista Colombiana de Fisica - vol. 31 No2(1999); p. 177-180 - ISSN 01202650 -;Estabilidad para el problema MHD en placas perforadas y paralelas / Alfonso De Via, J. Botero, M. Arroyave, W.;Rivera - En: Revista Colombiana de Fisica vol. 31 No 2 (1999);p. 185-188- ISSN 01202650 - Evaluacion de las;caracteristicas superficiales de peliculas de dioxido de estañopor STM /W. Rivera, L.H Tamayo, Alfonso De;Via - En: Revista Colombiana de Fisica vol. 31 No 2 (1999); p.247-250 - ISSN 01202650 - Interaccion entre;fisica e ingenieria para el direccionamiento de la investigacionhacia eldesarrollo tecnologico / Y. S;Hincapie, C.B Perez, Alfonso De Via, J. Pinzon, P.J Arango'- en:Revista Colombiana de Fisica vol. 31 No 2;(1999); p. 384-387 - ISSN 01202650 - Obtencion de funciond ajuste por redneuronal para sensor pirani en un;controlador de presion / M. Arroyave, P. Arango, Alfonso De Via,N. Toro -En: Revista Colombiana de Fisica;vol. 31 No 2 (1999); p. 423-427 - Flujos disipativos magnetohidrodinamicos/ Alfonso De Via, A. Morales, F.;Angulo - En: Revista Colombiana de Fisica vol. 27 No 1 (1995);p. 141-146'- Calculo de La funcion de;dispersion del plasma / Alfonso De Via, G. Gonzalez, F. Angulo-En: Revista Colombiana de Fisica vol. 27 No 1;(1995); p. 178-182 - Variables y ventajas del proceso de polimerizacion enplasma / Andres F. Rojas, Jairo A.;Ortiz, Elizabeth Restrepo, Alfonso De Via - En: NOOS No 6(septiembre de 1998); p. 85-93 - ISSN 01235591 -;Cinetica de la formacion de una pelicula de nitruro de titanio/Andres F.Rojas, Alfonso De Via Cubillos,;Rafael Alzate S. - En: NOOS No 9 (junio de 1999); p. 115-1-19-ISSN 01235591 - Efecto del numero de descargas;en el espesor del recubrimiento de nitruro de titanio / AndresF. Rojas, Alfonso De Via Cubillos, Rafael;delgadas de tin / P.J Arango, M, Arroyave, Alfonso De Via,J.JBotero - En: Revista Colombiana de Fisica -;vol. 32 No 1 (2000); p. 229-231 - ISSN 01202650 - Controlde corriente endescargas glow utilizando un;Alzate S.-- En: NOOS No 9 (junio de1999); p. 140-145 -- ISSN 01235591.;ARTICULO(S) EN REVISTA: Electromagnetic oscillations in cylindrical plasmas with electron beams interactions;/ P.J. Arango, H.Barco, Alfonso De Via Cubillos - En: Astrophysics and space science. - No. 256 (1998); p.;321-326. - Tin production in a glow discharge / P.J Arango, A.FRojas, C.APeña, J.A Ortiz, E.Restrepo,;Alfonso De Via Cubillos - En: Astrophysics and space science.-No. 256 (1998); p. 517-521. PONENCIA(S);CONGRESO: Electron temperature using a double probe in a plasma/ Latin american workshop in plasma physics :;La Serena Club Resort 13-17 November 2000 La Serena, Chile'- en:Latin american workshop in plasma physics;(2000 nov. 13-17 La Serena, Chile). - Facultad de Fisica,Pontificia Universidad Catolica de Chile - 29 cm. -;Produccion de peliculas duras a base de carbono por cvd ypvd/Wayner Rivera Marquez, Alfonso Devia, Luis A.;Garcia, Mauricio Arroyave, Cruz M.Torres. - En: IV Tallerde recubrimientos duros, San Jose, Costa Rica 18-22;de junio de 2000 / Taller de Recubrimientos Duros (4 : 2000 jun.18-22 : San Jose, Costa Rica). - San Jose,;Costa Rica : [s.n], 2000. - Implementacion de un sistema de medida para lacaracterizacion electrica y;magnetica del plasma / L.A Garcia, J.Arango, A.Pulsara, E.Gonzalez, P.Arango, Alfonso Devia : Centro de;Convenciones: Alfonso Lopez Pumarejo junio 28 - julio 2 1999 Santa Fe de Bogotá - En: XVIII Congreso Nacional;de Fisica (1999 junio 28 - julio 2 Santa Fe de Bogotá) - Universidad Nacional de Colombia - 29 cm. - Automated;sistem coatings for a pvd process / M.Arroyave, Alfonso DeVia,P.Arango,N.Toro, E.Restrepo : Latin American;worksshop on plasma physics : Tandil- Buenos Aires - ArgentinaEn: Latin american workshop on plasma physics;(1998 noviembre 16-27 Tandil - Buenos Aires - Argentina).'- Tandil - Buenos Aires - Argentina : 1998 - Growth;of polymers film in a glow dc plasma / A.F Rojas, J.A Ortiz, Alfonso De Via. : Latin American worksshop on;plasma physics (1998 noviembre 16-27 Tandil- Buenos Aires'- Argentina). -Tandil - Buenos Aires - Argentina :;1998 - Electromagnetic oscillation in cylindrical plasmaswithelectron beam interaction / Alfonso De Via, P.J;Arango, H.Arango En: Latin america workshop on plasma physics(1997 junio20-31 Caracas Venezuela). - Caracas;Venezuela : 1997 - Tin production in a dc glow discharge /P.JArango, Alfonso De Via, A.F Rojas, C.A Pea, A.J;Ortiz, E. Restrepo En: Latin america workshop on plasma physics(1997 junio 20-31 Caracas Venezuela). -;Caracas Venezuela : 1997 - ARTICULO(S) EN REVISTA: Estudiodeenlaces y modos vibracionales de alopodos del;carbono por FTIR / W. Rivera, C.M Torres, Alfonso De Via -En:Revista Colombiana de Fisica - vol. 32 No 1;(2000); p. 21-24 -- ISSN 01202650 - Calculo de la temperaturaelectronicade un plasma producido en una;descarga pulsada utilizando su espectro de emision / E. Restrepo, W. Ramirez, Alfonso De Via, P. Arango - En:;Revista Colombiana de Fisica - vol. 32 No 1 (2000); p. 225-228-- ISSN 01202650 - Caracterizacion de pelicula