Espejos de Bragg de AlGaN/GaN crecidos por epitaxia de haces moleculares para dispositivos optoelectrónicos de cavidad resonante

摘要

La fabricación de espejos de Bragg que presenten elevada calidad cristalina es un gran reto que ha atraído mucho interés en los últimos años por las ventajas que ofrecen en los dispositivos optoelectrónicos de cavidad resonante. El sistema de materiales apropiado para el desarrollo de espejos de Bragg debe idealmente presentar una serie de características; una de las más importantes es la elevada diferencia entre los índices de refracción de las capas que constituyen el periodo del espejo, obteniéndose así reflectividades elevadas a las longitudes de diseño. Sin embargo, ése no es el caso para las estructuras utilizadas en este trabajo. Así, el objetivo y reto de este trabajo consite en la fabricación de espejos de Bragg basados en AlGaN/GaN que presenten propiedades estructurales y ópticas adecuadas para formar parte de estructuras de cavidad resonante, tales como diodos electroluminiscentes y fotodetectores. Una vez que se ha seleccionado la estructura de espejo que presenta teóricamente el mayor valor de reflectividad a la longitud de onda de diseño, se optimiza su crecimiento por la técnica de epitaxia de haces moleculares, empleando como substratos el zafiro y el template de GaN, siendo éste último el que mejor resultados proporciona. El primer dispositivo fabricado con carácter resonante es un diodo electroluminiscente emitiendo en el verde (510 nm). Debido al diseño del dispositivo, cuya emisión se realiza a través del substrato, la reflectividad requerida para el espejo de Bragg deberá ser moderada, resultando suficiente un 50 % a 510 nm. Las mejoras que presenta este tipo de dispositivos frente al diodo emisor de luz convencional son una mayor pureza espectral, una alta direccionalidad y una potencia de salida de tres veces superior. El segundo dispositivo consiste en un fotodetector de barrera Schottky en el rango ultravioleta. El empleo de los nitruros en este tipo de dispositivos es una de las novedades más recientes, siendo el dispositivo de barrera Schottky desarrollado en esta memoria el primero que se presenta con geometría planar. En general, los contactos eléctricos son siempre mejores en el fotodetector resonante que en la referencia convencional (mejores factores de idealidad y menores corrientes de fuga). Por último, su respuesta espectral presenta dos máximos frente a la respuesta plana del dispositivo convencional, superándola en dos órdenes de magnitud.