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El siguiente paso de la investigación será fabricar un diodo emisor de luz y transistores de alta potencia
BUAP. 02 de mayo de 2016.- Científicos del Centro de Investigaciones en Dispositivos Semiconductores, del Instituto de Ciencias de la BUAP (CIDS-ICUAP), diseñaron y construyeron el primer sistema MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) que funciona en la Institución, para obtener nitruros del grupo III: nitruro de galio (GaN), nitruro de aluminio (AlN) y nitruro de indio (InN), elementos semiconductores con propiedades para fabricar circuitos optoelectrónicos.
El GaN -que se obtiene en una primera etapa- es el material usado para fabricar dispositivos optoelectrónicos capaces de emitir en el azul como láseres y leds, base de los equipos que han revolucionado la tecnología como las pantallas de LED y Blu-ray DVD, así como dispositivos electrónicos de alta potencia. Uno de los principales retos en su fabricación es lograr una alta calidad cristalina.
Godofredo García Salgado, responsable de la investigación, indicó que este proyecto inició hace seis años. Se diseñó, construyó y caracterizó con el apoyo de estudiantes del posgrado en dispositivos semiconductores, con diversos financiamientos (PROMEP, VIEP, ICUAP), y se puso en marcha en 2015. Es un equipo delicado por el tipo de precursores metal-orgánicos (gases) usados para el crecimiento de estos materiales.
El también integrante del Cuerpo Académico de Materiales y Dispositivos Semiconductores explicó que el material presenta dos fases cristalinas: wurtzita y zincblenda, que normalmente se encuentran mezcladas durante el crecimiento, lo cual introduce gran cantidad de defectos que minimizan su eficiencia. A pesar de lo anterior, el uso en diversas aplicaciones tecnológicas ha sido posible; sin embargo, la mejora en la calidad del material potenciaría sus cualidades.
Por ello, la propuesta de este grupo de trabajo es obtener un sustrato adecuado y económico. En este primer paso se obtendría GaN de mediana calidad, posteriormente se crecería la capa principal de gran calidad cristalina usando amoniaco y trimetilgalio.
Todos estos procesos requieren de un control preciso de flujos y temperaturas, así como de hidrógeno de Ultra Alta Pureza como gas de arrastre. Actualmente, se ha realizado el proceso de nitridación de arseniuro de galio (GaAs) con éxito, así como la obtención de GaN sobre otros substratos, usando una capa buffer que minimiza el desacople de red.
Como producto de estas investigaciones se tienen en proceso varios artículos, cuyos resultados se compararán con los que se obtendrán usando la capa nitridada como sustrato, precisó el científico, nivel II del Sistema Nacional de Investigadores.
Una vez conocidas las características estructurales, morfológicas y ópticas del nitruro de galio, el siguiente paso de la investigación será la fabricación de dispositivos como diodos emisores de luz, fotodetectores, transistores de alta potencia, entre otros, abundó el doctor en Ingeniería Eléctrica, con especialidad en Electrónica del Estado Sólido, por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), del Instituto Politécnico Nacional (IPN).
Un laboratorio líder a nivel nacional
Actualmente, el laboratorio a cargo del doctor García Salgado dispone de sistemas de HFCVD (Hot Filament Chemical Vapor Deposition), MOCVD y de obtención de materiales por electrólisis. Además, los investigadores iniciarán proyectos para trabajar con sistemas O-Cat-CVD (Organic Catalytic CVD), para obtener carburo de silicio y oxinitruro de silicio.
Los sistemas de HFCVD se usan intensamente en la obtención de diversos materiales como óxidos de silicio ricos en silicio, óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de galio y óxido de tantalio, compositos de estos materiales, así como procesos de nitruración de óxido de galio.
De esta manera, se obtendrá una gama de materiales para diversos fines, ya que el objetivo es ser un laboratorio líder a nivel nacional en el crecimiento de materiales por CVD, destacó el académico del Centro de Investigaciones en Dispositivos Semiconductores.
Los materiales obtenidos tendrían aplicaciones como sensores biológicos y de gases contaminantes, fotodetectores, diodos emisores de luz, películas para celdas solares, dispositivos de alta potencia y barreras de gases.
La obtención de nanomateriales mediante procesos CVD es relativamente simple y abre otro abanico importante en aplicaciones tecnológicas, que actualmente son motivo de estudio a nivel internacional.
