Crecimiento por MBE de nanoestructuras semiconductoras III-V para tecnologías de información cuánticas

Abstract

A lo largo de las últimas décadas se han realizado grandes esfuerzos para conseguir la miniaturización de los dispositivos electrónicos. Esto ha conducido al estudio y fabricación, mediante distintos métodos de crecimiento, de nanoestructuras semiconductoras en las que el efecto del confinamiento cuántico ofrece prometedoras propiedades para estos dispositivos. Debido a la emergencia del campo de la computación cuántica y la criptografía cuántica, se han descubierto posibles aplicaciones para estas nanoestructuras, en particular para los puntos cuánticos, como fuente de fotones individuales (Single Photon Emitter). La inclusión de puntos cuánticos en microcavidades ópticas, en particular microcavidades basadas en cristales fotónicos, permite la emisión más eficaz y direccional de los fotones individuales, además de la oportunidad de estudiar nuevos fenómenos cuánticos relacionados con la interacción entre luz y materia. Un requisito imprescindible en estos experimentos es asegurar un acoplamiento efectivo entre los modos de la cavidad y la emisión de un punto cuántico individual. Por todo esto se requiere de una técnica de crecimiento que permita controlar de forma muy precisa la posición de los puntos cuánticos y su tamaño (longitud de onda de emisión) al mismo tiempo que éstos presenten una buena calidad óptica. Este trabajo se centrará en el crecimiento por epitaxia de haces moleculares (Molecular Beam Epitaxy) de puntos cuánticos de InAs en GaAs (001) a partir de la técnica de epitaxia de gotas (Droplet Epitaxy), que permite el control de todos estos parámetros. La principal aportación de este trabajo es la reducción en dos órdenes de magnitud de la densidad de puntos presentes en la muestra, lo que facilita la inclusión de un solo punto cuántico en una cavidad fotónica. Este trabajo está dividido en cuatro capítulos. El primer capítulo está dedicado a la descripción de las nanoestructuras semiconductoras y a la descripción de la técnica de crecimiento de epitaxia de gotas (DE). El segundo capítulo presenta las técnicas experimentales utilizadas. Describe primero el proceso de crecimiento de las muestras en un sistema MBE y posteriormente se describen las técnicas utilizadas para caracterizar las muestras. En el tercer capítulo se muestran los resultados experimentales obtenidos y finalmente el trabajo concluye con un cuarto y breve capítulo en el que se exponen las conclusiones más importantes extraídas de los resultados. La investigación realizada en este trabajo se ha llevado a cabo en el IMM-Instituto de Microelectrónica de Madrid (perteneciente al Centro Nacional de Microelectrónica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas).