Propiedades ópticas- estructurales y morfológicas de aleaciones ternarias de Ga1-xAsMnx crecidas por Magnetrón Sputtering

摘要

En este trabajo de tesis, se estudió el crecimiento por la técnica de R.F MagnetrónudSputtering de materiales semiconductores Ga1-xMnxAs, conocidos como semiconductoresudsemimagnéticos o semiconductores magnéticos diluidos (Diluted MagneticudSemiconductors-DMS). Para la investigación se fabricó un conjunto de películas de:udGaAs/GaAs(100), Mn/GaAs(100) y aleaciones ternarias de GaAsMn/GaAs(100),uddepositadas sobre sustratos de GaAs y vidrio corning, con el propósito de estudiar susudpropiedades ópticas, estructurales y morfológicas y correlacionarlos con las condiciones deudcrecimiento. Adicional al objetivo general de este trabajo de tesis, en la última parte de esteudtrabajo se presenta el anexo-A correspondiente al análisis estructural, óptico y morfológicoudde multicapas de GaAs/Mn fabricadas por la técnica de magnetrón sputtering depositadasudsobre sustratos de GaAs (100) y vidrio Corning. Las propiedades físicas de las películas deudGa1-xMnxAs fueron analizadas en función de la temperatura de crecimiento, mientras queudlas multicapas de GaAs/Mn se analizaron en función del tiempo de deposición. En lasudpelículas de Ga1-xMnxAs se encontró que el ancho de banda prohibido (gap) presenta unudcorrimiento hacia longitudes de onda del azul con relación a la matriz de GaAs, que seudpuede controlar mediante la temperatura de crecimiento. Por otro lado, se observó que losudvalores del gap medidos para las películas de GaAsMn a) y c) presentaron una variación noudlineal (disminuyó) entre 2.23 a 2.21 eV con el aumento de la temperatura de crecimientoudy/o la concentración de Mn. Por Microscopía de Fuerza Atómica (AFM), se estimó que laudrugosidad promedio y el tamaño de grano de las películas de GaMnAs, disminuyó con lasudcondiciones de crecimiento. Estudios por espectroscopía Raman en las películas deudGaAsMn y en las multicapas de GaAs/Mn, nos permitió determinar nuevos modosudvibracionales relacionados a clusters de MnmAsn que no han sido reportados en la literaturaudsiendo un aporte importante de este trabajo de tesis. Cálculos teóricos de estos modosudvibracionales utilizando el modelo de masa reducida nos permitió determinar que losudvalores teóricos están en buen acuerdo con los valores experimentales. / Abstract. In this thesis, we studied the growth by RF magnetron sputtering technique of Ga1-xMnxAsudsemiconductors materials, known as semiconductors semimagnetics or Diluted MagneticudSemiconductors (Diluted Magnetic Semiconductors-DMS). For this research produced a setudof films: GaAs/GaAs (100), Mn/GaAs (100) and ternary alloys GaAsMn/ GaAs (100),uddeposited on GaAs substrates and Corning Glass, with the purpose of studying their opticaludproperties, structural and morphological and correlation with growth conditions. In additionudto the overall objective of this thesis, in the latter part of this work, presents the Annex-Audfor the structural analysis, optical and morphological multilayer GaAs/Mn produced by theudtechnique of magnetron sputtering deposited on substrates of GaAs (100) and Corningudglass. The physical properties of Ga1-xMnxAs films were analyzed as a function of growthudtemperature, while the multi-layer GaAs / Mn were analyzed as a function of depositionudtime. In the films of Ga1-xMnxAs found that the width of forbidden band (gap) shows a shiftudto blue wavelengths relative to the GaAs matrix, which can be controlled by growthudtemperature. On the other hand, it was observed that the gap values measured for filmsudGaAsMn a) and c) showed a nonlinear variation (decrease) from 2.23 to 2.21 eV withudincreasing growth temperature and/or concentration of Mn. By Atomic Force Microscopyud(AFM), it was estimated that the average roughness and grain size of GaMnAs filmsuddecreased with the growth conditions. Raman spectroscopy studies on GaAsMn films andudmultilayers of GaAs/Mn, allowed us to determine new vibrational modes related to MnmAsnudclusters that have not been reported in the literature to being an important contribution ofudthis thesis. Theoretical calculations of these vibrational modes using the reduced massudmodel allowed us to determine that the theoretical values are in good agreement withudexperimental values.