Fabricación y caracterización de diodos emisores de luz con emisión en la región verde azul
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[1] Pontífica Universidad Javeriana
Pontífica Universidad Javeriana
Colombia
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- Localización: Revista Científica General José María Córdova, ISSN-e 2500-7645, ISSN 1900-6586, Vol. 15, Nº. 19, 2017 (Ejemplar dedicado a: Military science), págs. 337-347
- Idioma: español
- Títulos paralelos:
- Fabrication et caractérisation de Diode Electroluminescente avec émission dans la region vert-bleu
- Fabricação e caracterização de Diodos Emissores de luz com emissão na área verde-azul
- Fabrication and characterization of Light-Emitting Diodes with green-blue region emission
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Resumen
- español
El pasado 7 de octubre de 2014 se anunció, por parte del correspondiente comité, que el premio Nobel de Física 2014 se les concedió a los japoneses Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura por la invención de los diodos emisores de luz (LED, por sus siglas en inglés) con emisión en la región verde-azul del espectro visible (Nakamura, Mukai & Senoh, 1991). La importancia de este invento está relacionada tanto con las potenciales aplicaciones de los LED azules como fuente de luz eficiente y ecológica, como en el desarrollo de los llamados sistemas cuánticos. Es así como actualmente el desarrollo de dispositivos electrónicos y opto-electrónicos, cuya región activa está constituida por estructuras cuánticas, está fuertemente modulado por la capacidad de fabricar dichas estructuras con una alta calidad cristalina, un alto control de la composición química y, sobre todo, con gran reproducibilidad. En este sentido, las técnicas de crecimiento epitaxial constituyen la piedra angular en el desarrollo tecnológico que supone la nano-electrónica. En este trabajo se plantean, en general, los diferentes procesos químicos y físicos que tienen lugar durante un crecimiento por Epitaxia de Capas Atómicas (Atomic Layer Epitaxy, ALE) de pozos cuánticos ultra-delgados (Ultra-Thin Quantum Wells, UTQW) de ZnXCd1-X.Se y se estudian, en particular, la cinética del proceso de adsorción de Zn dentro de la estructura cristalina en términos de una ecuación de reacción de primer orden que define la composición de la estructura en función de la temperatura del sustrato (Ts) y del flujo de átomos de zinc. Se obtienen los valores para la energía de activación, el factor pre-exponencial y la constante de adsorción de Zn. La composición química de los UTQW es uno de los parámetros más importantes para el diseño de estructuras cuánticas, ya que define la energía de emisión en potenciales aplicaciones opto-electrónicas y, en particular, en el desarrollo de LED azules y UV.
- English
On October 7th 2014, it was announced, by the Nobel committee, that the 2014 Physics Nobel prize was awarded to the Japanese Isamu Akasaki, Hiroshi Amano, and Shuji Nakamura for their development of LEDs with emission of blue-green visible light (Nakamura, Mukai & Senoh, 1991). The importance of this finding is based on the blue-LED potential applications as an efficient and ecological source of light, as well as on the development of the structure known as quantum wells. That is how the present development of electronic and optoelectronics devices, whose active region is composed of quantic wells, is strongly modulated by the capacity to construct such structures with high crystalline quality, chemical composition control, and great reproducibility. In this way, epitaxial growth techniques represent, in the field of the nano-electronics, the technological developmental cornerstone. In this work, different chemical and physical processes that take place during the growth of ZnXCd1-XSe ultra-thin quantum wells (UTQW) by Atomic Layer Epitaxy (ALE) were studied. The kinetic process of Zn adsorption in terms of first order reaction equation is analyzed. The adsorption of Zn into the crystalline structure defines the chemical composition of the alloy as a function of the substrate temperature (Ts) and of the Zinc flux. In this work, values for the activation energy, pre-exponential factor, and Zn adsorption constant were obtained. The chemical composition in UTQW is one of the most important parameters for the fabrication of blue-LEDs, since it defines the wavelength of the emission in potential optoelectronic applications, in particular in blue LED and UV development.
- français
Le 7 octobre 2014 le prix Nobel de physique 2014 a été attribué aux japonais Isamu Akasaki, Hiroshi Amano et Shuji Nakamura pour la découverte des diodes électroluminescentes (le sigle anglais LED sera utilisé par la suite) avec émission dans la region vert-bleue du spectre visible (Nakamura, Mukai & Senoh, 1991). Cette découverte démontre rapidement son utilité, en effet, les LEDs fournissent une source de lumière efficace et écologique, puis a une grande importance dans le développement des systèmes quantiques. L’enjeux principal du développement de ce type de dispositif réside dans la capacité à reproduire à grande échelle et à moindre coût ces structures cristallines dont les alliages chimiques garantissent un rendement énergétique toujours plus élevé. Dans ce sens, les techniques de croissance épitaxiale constituent la pierre angulaire du développement technologique en nano-électronique. Dans cette étude, les différents processus chimiques et physiques qui ont lieu pendant la croissance de structures à puits quantiques ultra-minces (en anglais, ultra-thin quantum wells, UTQW) de ZnXCd1-Xse par Épitaxie de Couche Atomiques (en anglais, Atomic Layer Epitaxy, ALE), ont été analysés. La cinétique du processus d´adsorption de Zn dans la structure cristalline a été étudiée également avec une équation de réaction de premier ordre qui définit la composition chimique de la structure en fonction de la température du substrat (Ts) et du flux d´atomes de Zinc. Dans ce travail, les valeurs pour l´énergie d´activation, le facteur pre-exponentiel, et la constante d´adsorption de Zn ont été obtenues. La composition chimique dans le UTQW est un de paramètres plus importants pour la fabrication de LEDs bleue, puisqu´elle définie la longueur d´onde d´émission dans de nombreuses applications optoélectroniques, particulièrement dans le développement des LED bleues et UV.
- português
No dia 7 de outubro de 2014 foi anunciado pelo comité do Nobel, que o Premio Nobel de Física de 2014 foi concedido aos japoneses Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura pelo desenvolvimento dos diodos emissores de luz (LED, em inglês) com emissão na região verde-azul do espectro visível (Nakamura, Mukai & Senoh, 1991). A importância de este descobrimento está relacionada as potenciais aplicações dos LEDs azuis como uma fonte de luz eficiente e ecológica, e também no desenvolvimento dos chamados sistemas quânticos. Por isto o desenvolvimento atual de dispositivos eletrônicos e opticoeletrônicos, cuja região ativa está composta por estruturas quânticas, está fortemente modulado pela capacidade de fabricar estas estruturas com uma alta qualidade cristalina, controle da composição química e grande reprodutibilidade. Em este sentido, as técnicas de crescimento epitaxial representam um pilar no desenvolvimento tecnológico no campo da nanoeletrônica. Neste trabalho, foram estudados diferentes processos químicos y físicos que ocorrem durante um crescimento de poços quânticos ultra-finos (UTQW, em inglês) ZnXCd1-XSe por Epitaxia de Camadas Atômicas (ALE, em inglês). São analisados os processos cinéticos de absorção de zinco (Zn) em termos de equação de reação de primeira ordem. A absorção de Zn dentro da estrutura cristalina define a composição química da liga em função da temperatura do substrato (Ts) e do fluxo de átomos de Zn. Neste trabalho se obtiveram valores para a energia de ativação, o fator pré-exponencial e a constante de absorção de Zn. A composição química dos UTQW é um dos parâmetros mais importantes para a fabricação de LEDs azuis, uma vez que define a o comprimento de onda de emissão em potenciais aplicações optoeletrônicas, particularmente, no desenvolvimento de LEDs azuis e UV.
- español
