Presentan nuevos dispositivos basados en nanohilos semiconductores

Los nanohilos semiconductores son los protagonistas de diversas líneas de investigación sobre futuras generaciones de dispositivos del mundo electrónico en nanoescala. Son estructuras de diámetro definido de orden nanométrico y de longitud libre, en una escala ideal para estudiar los fenómenos cuánticos básicos que aparecen en los nanodispositivos electrónicos.

En el artículo de portada en el Journal of Materials Chemistry, el equipo ha alternado la presencia de diversos pozos cuánticos en un mismo nanohilo, moduladando y controlando las propiedades ópticas de emisión de estas estructuras.

"Este control preciso sobre la energía de la luz emitida por los pozos cuánticos --comenta Jordi Arbiol, uno de los principales autores del estudio--, lo hemos podido obtener mediante un control riguroso de las dimensiones de estos pozos cuánticos durante el crecimiento -de hasta tres monocapas atómicas-- y también para el desarrollo de métodos de visualización 3D de las nanoestructuras optimizados en la UB (por tomografía STEM en contraste Z) y para la visualización a escala atómica de la sección transversal de los nanohilos por microscopia electrónica de alta resolución".

En un trabajo anterior (publicado en la revista Small y destacado en Nature Materials), los expertos presentaban una metodología para alcanzar el crecimiento de unos primeros nanohilos con un solo pozo cuántico, además de un primer método efectivo de observación de estas estructuras para validar los parámetros tecnológicos y los modelos físicos.

La alta pureza cristalina de estos pozos cuánticos, combinada con la geometría a escala nanométrica, ha generado nuevos fenómenos en el campo de la optoelectrónica, inaccesibles hasta ahora con dispositivos estándar.

Uno de los pilares de esta línea de investigación es la aplicación de la epitaxia para haces moleculares (MBE), que consiste en la formación de una fina capa uniforme y sin impurezas a partir de una cara de cristal de material semiconductor.

En estos primeros trabajos, los autores demostraron que, cambiando los parámetros durante el crecimiento de los nanohilos, podían depositarse recubrimientos con gruesos nanométricos de (AlGa)As y GaAs en torno a un nanohilo de GaAs con sección hexagonal. La técnica, además, es útil para los científicos a la hora de estudiar un gran número de efectos físicos fundamentales (efectos Hall cuánticos, etc.).

Con estas investigaciones, la UB ha contribuído a la elaboración de los modelos físicos que explican los fenómenos nuevos, una línea que impulsará el diseño de una nueva familia de dispositivos optoelectrónicos que combinan las propiedades de los nanohilos y de los pozos cuánticos.

Los autores principales de los trabajos en la UB son dos expertos vinculados también al Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (IN2UB): Jordi Arbiol, miembro también de la Unidad de Microscopia Electrónica de Transmisión Aplicada a Materiales, de los Servicios Cientificotécnicos UB, y del grupo de investigación de Micronanotecnologias i Nanoscopias para Dispositivos Electrónicos y Fotónicos (MIND), y el catedrático Joan R. Morante, investigador responsable del grupo de investigación Materiales Electrónicos y Energía (M2E) y responsable del departamento de Materiales del Instituto de Investigación de la Energía de Cataluña (IREC). Todos los trabajos han tenido el apoyo de los Servicios Cientificotécnicos de la UB, pioneros en el ámbito de los equipamientos de apoyo a la investigación| a escala estatal.