XIX Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico

XIX Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico
ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES FOTONICAS DE DISPOSITIVOS EMISORES DE
LUZ BASADOS EN NANOPARTICULAS DE SILICIO
Eduardo Gutiérrez Vázquez, Universidad de Guadalajara; Centro Universitario de los Lagos
(CULagos), [email protected]. Asesor Dr. Alfredo Morales Sánchez, CIMAV,
[email protected].
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El incremento en el grado de integración de transistores en un CI ha propiciado una
deficiencia temporal y un incremento calorífico excesivo. A raíz de esto, la fotónica en
silicio surge como alternativa para dichas limitantes. Para ello, son necesarios
componentes que realicen las mismas funciones que los dispositivos electrónicos, pero
usando la luz como vehículo de transmisión (emisor-guía-receptor). Sin embargo, el
empleo del silicio (uso convencional y bajo costo) en el desarrollo de emisores de luz
resulta aparentemente inadecuado ya que en condiciones puras no es un buen emisor de
luz. No obstante, el silicio cuando es reducido a dimensiones nanométricas presenta una
emisión de luz intensa, producto de efectos de confinamiento cuántico. Por lo que, las
nanopartículas de silicio embebidas en matrices dieléctricas son una alternativa real para
el desarrollo de emisores de luz basados en silicio. En este trabajo se estudia el efecto del
espesor sobre el comportamiento electro-óptico de una película de SiO2 con Si-nps.
METODOLOGÍA
Se tienen ya fabricados dispositivos de la forma metal-aislante-semiconductor (MIS),
donde el material activo es una película de SiO2 con Si-nps (2.7 nm de tamaño)
embebidas y con espesores de 25, 50 y 80 nm. Estas se caracterizan en una estación de
pruebas eléctricas, compuesta por un microscopio y microposicionadores con puntas de
tungsteno para aplicar voltaje al dispositivo. La caracterización se hace mediante una
fuente de voltaje Keithley 2430, un espectrómetro y un medidor de potencia óptica. En
este sistema, se mide de manera simultánea intensidad de emisión, espectro de emisión y
la corriente existente. Los valores obtenidos en cada uno de los parámetros medidos son
graficados analizando el comportamiento de 5 dispositivos iguales en grosor por cada una
de las obleas con la finalidad de formular patrones de comportamiento y concebir la
viabilidad de su uso para fines específicos funcionales.
CONCLUSIONES
Las propiedades eléctricas de Si-nps embebidas en matrices dieléctricas permiten
formular una teoría de comportamiento en función del grosor de la película activa (SiO 2:Sinps) contenida en el dispositivo. Un menor espesor ocasiona que exista un flujo de
corriente alto en bajos voltajes, asociado con la presencia de caminos conductivos
preferenciales creados por Si-nps cercanas. Cuando el voltaje es incrementado aún más,
se obtiene una caída de la corriente, resultado de la aniquilación de caminos conductivos,
o incluso, transformación de enlaces de oxígeno para propiciar una estabilidad eléctrica
© Programa Interinstitucional para el Fortalecimiento de la Investigación y el Posgrado del
Pacífico
Agosto 2014
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del dispositivo. Esto último permite una recombinación de portadores uniforme y como
resultado la emisión de luz en toda el área del dispositivo.
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