Nuevos detectores con mejor sensibilidad a UV
El nitruro de galio (GaN) y sus aleaciones ternarias de aluminio o indio son los semiconductores más prometedores para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos de alta frecuencia y potencia. Al rechazar los componentes infrarrojo y visible del espectro solar, conservan una alta responsividad (conversión de una señal óptica en una corriente eléctrica) en la región UV. El depósito de una capa tampón, una capa emparedada entre los dos materiales monocristalinos (GaN y el material sustrato), conduce a la obtención de GaN con alta calidad cristalina. En el marco del proyecto GANOXSI (Planar ultraviolet radiation detectors based on GaN grown on silicon substrate with novel double oxide buffer layer), los científicos se centraron en desarrollar tecnología que permita hacer crecer una capa de GaN sobre un sustrato de silicio (Si) colocando dobles capas de óxido entre medias. El GaN de alta calidad permite desarrollar dispositivos como detectores de UV basados en nitruros. Los investigadores utilizaron un sistema de depósito epitaxial de haces moleculares consistente en múltiples cámaras para fabricar heteroestructuras (GaN, óxido de escandio, óxido de itrio y Si). Con varias herramientas espectroscópicas y microscópicas, aseguraron el crecimiento de estructuras de alta calidad aptas para elaborar sistemas detectores. Las dobles capas tampón ofrecen la ventaja adicional de aumentar la responsividad del detector. Eso es gracias a la formación de un reflector de Bragg distribuido (DBR), que es una estructura consistente en múltiples capas de materiales alternados, en la frontera GaN-Si. Las capas de GaN depositadas sobre Si y sobre la estructura DBR-Si se procesaron adicionalmente para fabricar prototipos de fotodetectores de UV. Se depositaron varias capas metálicas utilizando procesos de haces de electrones y vacío para obtener un contacto de Schottky. Utilizando el proceso de epitaxia de haces moleculares, los investigadores depositaron capas de óxido de escandio para eliminar las corrientes de fuga en los contactos metal-óxido-semiconductor. Tras depositar las capas de óxido, calentaron las obleas de Si para formar los contactos. Para obtener los electrodos del detector se utilizaron máscaras de sombras metálicas. Los detectores mostraron valores deseables de sensibilidad a UV y alcanzaron la responsividad máxima en torno a 360 nm, lo que coincide bien con los valores de banda prohibida del GaN esperados. El trabajo realizado por los investigadores ha permitido obtener un 100 % de aumento en la responsividad del detector en la región de luz UV en comparación con la técnica actual. Esos detectores de UV pueden encontrar uso en aplicaciones como la monitorización de la combustión, la detección de plumas de misiles y sistemas de desinfección del agua.
