Estudio de la incorporación de iones de Er y Nd en galio antimonio crecido por el método Bridgman

Abstract

En este trabajo se ha realizado el estudio de cristales de GaSb crecidos por el método Bridgman y dopados con Er y Nd con distintas concentraciones. Se han realizado análisis de absorción atómica pudiéndose obtener el coeficiente de segregación efectivo de ambos dopantes a lo largo de la dirección de crecimiento del material. Mediante medidas de efecto Hall se ha determinado el tipo de portadores mayoritarios (huecos) así como los valores de la movilidad, la densidad de portadores y la resistividad para cada una de las concentraciones. Los análisis de dispersión de energías de rayos X (EDAX) y de microscopio electrónico de barrido (SEM) han demostrado la presencia de agregados formados por los iones de tierras raras y Sb para las concentraciones de dopante más altas. La reducción de los defectos nativos tales como las vacantes de Ga y Ga en posición de Sb por los iones de Er ha sido también demostrado a través de análisis de catodoluminiscencia. Palabras clave: Antimoniuro de galio, tierras raras. Study of the incorporation of the Er and Nd Ions in Gallium Antimonide grown by the Bridgman methodIn this work the study of GaSb crystals grown by the Bridgman method doped with Er and Nd with different concentrations has been carried out. Atomic absorption analysis have been developed for obtaining the effective segregation coefficient of the two dopants along the growth direction of the material. The resistivity, mobility and density of carriers were obtained by the van der Pauw technique for the different dopant concentrations. The energy dispersive X ray analysis (EDX) and the scanning electron microscope (SEM) have demonstrated the presence of precipitates made from Sb and rare earth elements for the highest dopant concentrations. Cathodoluminescence (CL) analysis have proved that the rare earth elements have a reduction effect of native defects in GaSb.Keywords : Gallium antimonide, rare earths. INTRODUCCIONLos semiconductores dopados con tierras raras (TR) se han presentado recientemente como materiales de gran interés científico debido a sus prometedoras aplicaciones en el campo de la optoelectrónica y las telecomunicaciones. Los dispositivos basados en este tipo de materiales presentan una gran estabilidad de la luminiscencia frente a cambios en la temperatura que además no se ve afectada prácticamente por el tipo de matriz semiconductora utilizada.Fundamentalmente el principal interés de los semiconductores dopados con TR se debe a la posibilidad de fabricación de dispositivos electroluminiscentes que son capaces de combinar tanto las propiedades luminiscentes de los iones de tierras raras como las propiedades electrónicas de los semiconductores (1). Cuando se introducen elementos de TR como iones trivalentes en matrices sólidas, estos presentan transiciones ópticas de tipo atómico. Estas transiciones se deben a la capa incompleta 4f que se encuentra apantallada por los orbitales llenos mas externos 5s 2 y 5p 6 . Cuando el ion se encuentra en estado libre, estas transiciones intra-4f son prohibidas debido a ...