EPITAXIA DESDE LA FASE LÍQUIDA

Durante muchos años se han hecho investigaciones respecto a dispositivos semiconductores y sus comportamientos, los diversos procesos de crecimientos usados, pero el que nos interesa utilizar tiene varias ventajas frente a otros procesos de crecimiento y la más relevante es la calidad cristalográfica que se obtiene.

El sistema a emplear es la Epitaxia desde la Fase Liquida (LPE).

Este método de crecimiento actualmente se esta reivindicando puesto que varios laboratorios en el mundo han reportado crecimientos y la obtención de dispositivos optoelectrónicos en el rango del infrarrojo medio, con bastante éxito. Sin embargo, han soslayado estudios profundos en cuanto al crecimiento y caracterización de capas epitaxiales de aleaciones binarias, ternarias y cuaternarias obtenidas por esta técnica, y aun no ha quedado claro situaciones como la aparición del defecto nativo vacancia de Galio y Galio en sitio de Antimonio) defecto complejo que se comporta como impureza, principal responsable de la conductividad tipo p del Antimonuro de Galio, entre otras. En este método, la cristalización de las capas crecidas tiene lugar a partir de una solución saturada con un material semiconductor, en la que se utiliza un solvente previamente escogido. Para el crecimiento de capas epitaxiales semiconductoras de los grupos III-V y las soluciones sólidas que se obtienen ,con frecuencia se utiliza como solvente el G, In, Sb, y en algunos casos solventes neutrales como el Sn y Pb utilizar en calidad de solvente el Ga y el In.

Estos elementos tienen temperaturas de fusión bajas, y además entran en la composición de las películas crecidas, por lo que la necesidad de introducir dopantes se reduce al mínimo. Tanto el Ga como el In tienen presión de vapor muy baja en el intervalo de temperatura que generalmente es utilizado en el proceso de crecimiento por el método de fase líquida.

Además, estos dos elementos se pueden obtener muy puros y a las temperaturas usuales de crecimiento ni el Ga ni el In interaccionan con el grafito, material del cual están hechos generalmente los contenedores de las fases líquidas, cabe señalar que durante l proceso es necesario tener pendiente que todo sea de una forma cuidadosa para que el crecimiento se lleve de una forma exitosa, de lo contrario el experimento fallara, por ello hay que evitar a toda costa los contaminantes que puedan dañar nuestras muestras y nuestros reactivos más adelante describiré como es que se debe dar.

Para llevar a cabo el proceso de epitaxia es necesario conocer el correspondiente diagrama de fase que determina la relación entre las composiciones de las fases líquida y sólida a diferentes temperaturas.

Para los compuestos binarios III-V es característico el hecho de que a la composición de la fase sólida siempre le corresponde un 50% de átomos provenientes de cada grupo que forman el compuesto. Una fase sólida de composición constante a diferentes temperaturas puede encontrarse en estado de equilibrio con una fase líquida que represente una solución de un elemento del grupo V disuelto en un metal fundido del grupo III.

Cuando esto sucede, la solubilidad del elemento del grupo V cambia con la temperatura; demás, a las temperaturas relativamente bajas que se utilizan en los crecimientos por fase líquida, las soluciones se encuentran bien homogenizadas, es decir, que la concentración el elemento del grupo V en la fase líquida es sólo de algunas unidades porcentuales.

En el Centro de Investigación en Dispositivos Semiconductores se cuenta con un sistema de Epitaxia desde la fase Líquida en donde se llevan trabajos de tesis de doctorado y maestría. Actualmente se desarrollan diferentes proyectos de investigación para el crecimiento y caracterización e aleaciones semiconductoras ternarias AlxGal-xSb principalmente en la búsqueda de espesores nanométricos obtenidas a bajas temperaturas.