Growth mechanisms and properties of semiconductor nanowires at the atomic scale: From VLS to SAG quantum networks

Resumen

Los nanohilos de semiconductores binarios i sus aleaciones tienen características para superar las tecnologías convencionales basadas en semiconductores ya que presentan propiedades mejoradas en comparación con sus equivalentes macro o microscópicos. Esto va intrínsecamente acompañado de una reducción del consumo de los materiales utilizados y la posibilidad de crear dispositivos más eficientes. Por este motivo son candidatos excepcionales para mejorar la electrónica y la optoelectrónica convencionales. Recientemente se han propuesto incluso como base para cambiar el panorama de las ciencias computacionales hacia el nuevo paradigma de la computación cuántica topológica. _x000D_ _x000D_ _x000D_ _x000D_ La técnica principal para el crecimiento de nanohilos durante los últimos 50 años ha sido el mecanismo vapor-líquido-sólido (VLS). Desde su propuesta en el 1964, los incontables esfuerzos en entender los mecanismos de crecimiento han permitido un control preciso de los parámetros macroscópicos que conducen a la formación de nanohilos. No obstante, varios factores como la formación espontánea de defectos y la escasa escalabilidad limitan aún su incorporación en tecnologías funcionales. Varias estrategias revolucionarias de crecimiento se han propuesto en los últimos años con el fin de superar estas limitaciones. Dichas estrategias incluyen la inversión de la dirección típica de crecimiento para prevenir la formación espontánea de defectos y el politipismo, dando lugar al crecimiento de nanohilos monocristalinos. Del mismo modo, el crecimiento VLS se puede guiar horizontalmente a lo largo de direcciones específicas del substrato, lo que permite la creación de nanohilos autoensamblados ordenadamente que habilitan su manipulación en paralelo. Finalmente, pero no menos importante, pueden crearse patrones nanométricos prediseñados en el substrato donde crecer nanohilos en forma de redes escalables. Esta metodología se conoce como crecimiento de área selectiva._x000D_ _x000D_ _x000D_ _x000D_ Dados los requisitos de precisión y reproducibilidad de las tecnologías actuales, el depósito de material se debe controlar a nivel atómico, especialmente cuando el crecimiento se expande a sistemas heteroestructurados. En este sentido, la microscopía electrónica de transmisión y sus espectroscopías asociadas son las técnicas idóneas para estudiar los mecanismos de crecimiento a escala atómica. Con este fin, la presente tesis doctoral proporciona una investigación atomística basada en microscopía electrónica de transmisión de los mecanismos de crecimiento de nanohilos mediante estas nuevas estrategias, incluyendo una correlación de la estructura cristalina de las nanoestructuras creadas con sus propiedades (opto)electrónicas y cuánticas.

Fecha de lectura	17 jul 2020
Idioma original	Inglés
Supervisor	Jordi Arbiol Cobos (Director/a) & Jordi Sort Viñas (Tutor/a)