Nanolaminados de InGaN por el método ALD para aplicación en celdas solares tipo tándem

Abstract

Este es un trabajo exploratorio sobre el depósito de nanolaminados de nitruros del grupo III, utilizando la técnica de Depósito por Capas Atómicas (ALD) que ha sido muy poco estudiada en estos materiales. Para el desarrollo de este trabajo se realizó el diseño y construcción de dos sistemas ALD y se utilizaron como precursores materiales metalorganicos. Primeramente, se diseñó un ALD del tipo térmico, con el cual, fue posible desarrollar el depósito de óxidos metálicos. Los productos obtenidos por el sistema térmico fueron nanolaminados de Al2O3 y ZnO. Las películas de los óxidos metálicos fueron caracterizadas mediante las técnicas de Elipsometría, SEM, EDS y UV-Vis; con el objetivo de conocer las propiedades de tamaño, morfología, composición y respuesta óptica, respectivamente. Después, el sistema ALD térmico se asistió con una fuente de plasma por microondas con la cual fue posible depositar películas delgadas de nitruros del grupo III. Los productos obtenidos con el ALD asistido por plasma fueron GaN, InN y el ternario InGaN, utilizando dos gases de plasma diferentes, las cuales fueron caracterizadas por SEM, TEM, XPS y CL, con el objetivo de conocer las propiedades de morfología, tamaño, composición y respuesta óptica, respectivamente. Se determinó que las películas delgadas de GaN presentan una buena estequiometría química. En caso del ternario InGaN se encontró que la muestra InGaN-650 (1:1) tiene una composición de In0.57Ga0.43N, con la que se calculó, utilizando la ley de Vegard, su banda prohibida de 1.03 eV, lo cual corresponde a una emisión en el infrarrojo cercano. La muestra GaN-8 presentó una luminiscencia cercana a la emisión blanca con respecto a sus coordenadas cromatografías en el diagrama de espacio de color CIE 1931, de la cual su CCT corresponde a la llamada “luz de día”. Se demostró que estas emisiones son causadas por impurezas de carbón y oxígeno en una matriz de GaN amorfo. Está contaminación puede ser debido a la interacción del plasma con los metalorgánicos y con el óxido nativo del sustrato. Los productos obtenidos en esta investigación podrían ser una buena alternativa para utilizarse en celdas solares tipo tándem y en generadores de luz de estado sólido.